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Configurations spatiales de stabilité du manteau neigeux et causes

 

Les processus météorologiques – clé de la prévision des configurations spatiales de stabilité ?

 

Les avalanches de plaques constituent dans l’espace alpin densément peuplé l’un des dangers naturels les plus importants. À l’échelle régionale, ce danger d’avalanche peut être prévu assez fiablement. Il n’est toutefois toujours pas possible de pronostiquer avec précision quand et où une avalanche va se déclencher. Pour une prévision fiable, il est d’une part important d’observer comment le manteau neigeux est constitué sur le site, et quelle est sa stabilité. D’autre part, il faudrait savoir comment sa stabilité varie dans l’espace.

Il est envisageable en principe de déterminer les variations spatiales sur le terrain grâce à des méthodes de télédétection satellitaire ou grâce à une modélisation tridimensionnelle du manteau neigeux. Ces deux approches ne sont jusqu’ici pas encore assez développées pour pouvoir être opérationnelles. La télédétection ne permet pas de déterminer directement la stabilité du manteau neigeux, et les exigences s’appliquant à la modélisation sont aujourd’hui encore trop complexes. Pour pouvoir modéliser les configurations spatiales de stabilité du manteau neigeux, il faut savoir à quoi elles ressemblent et comment les précipitations, le vent et le rayonnement les engendrent. Ce n’est qu’alors qu’il sera possible d’estimer, sur la base de l’évolution météorologique, comment le manteau neigeux, et donc sa stabilité peuvent varier dans une situation donnée.

 

Une campagne de mesures très haut au-dessus de Davos

Dans le cadre d’une thèse soutenue par le Fonds national suisse, des chercheurs du SLF se sont penchés attentivement sur ces configurations et sur les causes de ces variations spatiales de la stabilité du manteau neigeux. Dans une petite vallée d’altitude au-dessus de Davos, le Steintälli, ils ont effectué à plusieurs reprises des campagnes de mesure (figure 1). Ils ont déterminé la hauteur de neige par des balayages laser terrestres et ont estimé à partir des profils nivologiques et de tests adaptés la stabilité du manteau neigeux. En outre ils ont mesuré avec le SnowMicroPen (SMP) la stratification du manteau neigeux, c’est-à-dire les variations de la résistance à la pénétration ; en une journée, ils ont pu effectuer quelque 150 mesures. Par ailleurs, plusieurs stations météorologiques situées dans cette zone ont délivré des données pour la modélisation du manteau.

 

L’équipe des chercheurs a réussi pour la première fois à déduire des données SMP certaines informations reliées à la stabilité du manteau neigeux. Ils ont développé une méthode permettant de déduire l’indice de stabilité et la longueur critique de fissure à partir du signal de résistance à la pénétration. Les deux grandeurs sont étroitement liées aux processus d’initiation des avalanches, création d’une rupture et propagation de celle-ci, et sont donc bien appropriées à la mesure de la stabilité du manteau neigeux. Les chercheurs ont vérifié les valeurs calculées de ces deux grandeurs mesurées par des observations sur le terrain (figure 2).

 

Cartes de stabilité de la neige

Un modèle géostatistique a permis finalement aux chercheurs de tracer à partir des points de mesure des cartes d’indice de stabilité et de longueur critique de fissure. La grandeur la plus importante ici était l’exposition du versant qui permet d’améliorer l’interpolation - conjointement avec la hauteur de neige ou la pente du versant. En d’autres termes, l’orientation d’un versant est la caractéristique topologique la plus importante en ce qui concerne la stabilité. Pour la toute première fois, ces cartes affichent la stabilité du manteau neigeux avec une définition élevée d’environ 1 m (figure 3) et peuvent désormais être utilisées pour des comparaisons avec les résultats de la modélisation de ce manteau. Il n’a pas été étonnant de constater qu’il existe une relation entre la stabilité moyenne et le degré de danger, mais même avec un degré identique, les distributions spatiales peuvent être assez différentes.

Dans une étape ultérieure, les chercheurs ont simulé avec le modèle Alpine3D, développé au SLF, comment et dans quelles conditions météorologiques les caractéristiques du manteau neigeux évoluent. Malgré la complexité du processus et une approche de modélisation au départ relativement simple, ils ont déjà pu reproduire certaines configurations. Les variations mesurées de stabilité du manteau neigeux ont pu être reliées principalement aux différences de bilan radiatif et à la répartition des précipitations. Pour continuer ce projet, il faudrait affiner l’approche de modélisation. Car ce n’est qu’avec une modélisation des transports de neige fidèle à la réalité qu’il est possible de détecter les différences de hauteur de neige dans la zone, importantes pour la stabilité.

 

Prévoir la variation spatiale de la stabilité du manteau neigeux

Ces résultats de recherches démontrent que les modèles de manteau neigeux couplés avec des modèles météorologiques à haute définition peuvent aider à une meilleure prévision des avalanches. Il pourrait ainsi être possible à l’avenir de décrire non seulement le degré de danger d’avalanche, mais aussi la variation de ce danger. Mais avant que ceci ne se concrétise, des recherches doivent encore être effectuées : les grandeurs mécaniques nivologiques et les concepts de rupture doivent être intégrés dans la modélisation du manteau neigeux, et une prévision très détaillée des paramètres météorologiques est nécessaire en montagne.

 

POUR EN SAVOIR PLUS