Étude des avalanches dans la Vallée de la Sionne ¶

La Vallée de la Sionne (VdlS) dans la commune d’Arbaz (VS) en Suisse est l’un des sites de test les plus importants au monde dédiés à l’étude des avalanches grandeur nature. Des scientifiques, des ingénieures et des ingénieurs, ainsi que des partenaires internationaux y dissèquent le comportement des avalanches de neige dans les Alpes en conditions naturelles.

La recherche porte principalement sur la formation des avalanches, leur accélération, leur écoulement dans la vallée depuis la zone de départ, ainsi que leur interaction avec un terrain complexe et des ouvrages techniques le long de la trajectoire. Ces processus sont scrutés en taille réelle, dans des conditions naturelles non reproductibles en laboratoire.

Le site permet d’observer des avalanches naturelles d’ampleurs variées (des événements mineurs aux avalanches extrêmement grandes) et aux dynamiques d’écoulement différentes, avec aussi bien des avalanches mouillées que des avalanches de poudreuse. En parallèle, des systèmes de mesure enregistrent l’activité avalancheuse et fournissent des données d’observation sur le long terme uniques en leur genre. Ils permettent d’analyser les variations au gré des saisons, des conditions d’enneigement et des types d’événements.

Ensemble, ces mesures contribuent à une compréhension fine des processus d’avalanche et constituent une base solide pour la modélisation numérique et les activités s’appuyant sur des données, notamment pour les méthodes modernes d’apprentissage automatique, qui sont appliquées au comportement des avalanches et à la prévision des avalanches.

Sur le site de test des avalanches VdlS, les scientifiques analysent des particules isolées. C’est la plus petite échelle sur laquelle ils travaillent. Ils peuvent observer directement les mouvements des grains de neige et des grappes au sein du flux de l’avalanche.

Des caméras ultrarapides installées sur un mât filment les avalanches de l’intérieur pour un aperçu unique en son genre. Elles captent les processus en action au cœur de l’avalanche et dans le nuage l’accompagnant qui échappent à la résolution de systèmes de mesure travaillant à plus grande échelle. Ces images montrent les collisions entre particules, les turbulences et les interactions entre la neige qui s’écoule au sol et celle en suspension. Elles permettent de corréler les processus à l’œuvre à petite échelle avec la dynamique globale de l’avalanche et le comportement à l’impact.

Plusieurs instruments de télédétection observent le mouvement des avalanches sur l’ensemble du versant. Des systèmes de radar installés dans un bunker protégé suivent en continu l’évolution des avalanches. Comme le font les radars de la police, un radar Doppler mesure la vitesse des avalanches, tandis que le GEODAR fournit des informations sur l’intérieur des avalanches, y compris sur les ondes de choc, sur la dynamique du front et sur les changements des propriétés de l’écoulement.

Des systèmes de capteurs supplémentaires sont répartis sur l’ensemble du site, notamment des capteurs sismiques, des appareils à infrasons et des systèmes de détection acoustique distribuée (DAS) qui utilisent des fibres optiques enfouies dans le sol. Ces systèmes détectent le passage d’avalanches grâce aux vibrations dans le sol, aux ondes de souffle et aux signaux continus de déformation du sol. Ils servent à la fois d’instruments de surveillance et de sources d’information sur la dynamique des avalanches et sur les caractéristiques de l’écoulement.

Des drones sont utilisés pour cartographier le site avant et après les avalanches et fournissent des informations détaillées sur le manteau neigeux, sur les changements en surface et sur la répartition des dépôts.

Ensemble, ces systèmes enregistrent le mouvement des avalanches, de leur point de départ à leur point de dépôt, et combinent des mesures de vitesse, des informations sur la structure de l’écoulement et des observations à différents niveaux d’échelle, au sol et dans l’air.

Une série d’obstacles de grande taille, placés sur la trajectoire même des avalanches et équipés de plusieurs instruments, a été disposée sur le site de test des avalanches VdlS et en constitue un élément central. Ces instruments servent à étudier l’interaction entre les avalanches et les obstacles sur un terrain complexe et à caractériser l’écoulement de la neige le long de la partie mesurée. Les vitesses, la pression, la profondeur de l’écoulement, la densité et la température sont quelques-unes des valeurs collectées. Ainsi réunies, ces observations livrent une description détaillée de la structure interne de l’écoulement et de son évolution spatiotemporelle.

La pression de choc est un aspect de ces mesures. Elle est fortement corrélée au régime d’écoulement. Les avalanches de neige mouillée et celles de neige sèche produisent, par exemple, des modèles de pression différents qui reflètent leur dynamique d’écoulement spécifique. Les données permettent une caractérisation détaillée des conditions d’écoulement des avalanches et de leur interaction avec le terrain, en sachant que la structure d’écoulement interne et les répercussions extérieures sur les obstacles sont liées.

Données chiffrées sur le site de test des avalanches de la Vallée de la Sionne

• Zones de déclenchement entre 2500 et 2700 mètres d’altitude, fond de la vallée à 1450 m d’altitude
• 3 obstacles sur la trajectoire de l’avalanche : un mât, un banc de mesure et un mur
• 185 capteurs répartis sur 2 kilomètres
• Déclenchement entièrement automatique de l’infrastructure de mesure et de la saisie des données
• Quantité de données par événement : 2 téraoctets