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La métamorphose de la neige hier et aujourd'hui

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1939: Un ouvrage fondateur pour la recherche nivologique

La « métamorphose de la neige » signifie la transformation des cristaux de glace au sein de celle-ci, un phénomène qui explique pourquoi la neige fraîche ne reste pas poudreuse, ou bien pourquoi des couches fragiles se forment dans le manteau neigeux. La Commission pour l'étude de la neige et des avalanches, fondée en 1931, s'intéressait déjà à la transformation de la neige et publia en 1939 l'ouvrage précurseur « La neige et ses métamorphoses » – toujours connu aujourd'hui dans le monde entier. Les nivologues de l'époque y synthétisaient les expériences effectuées sur le Weissfluhjoch et bien que le chapitre traitant directement de la métamorphose fût relativement bref, d'autres passages insistaient fréquemment sur l'importance de comprendre la transformation de la neige pour appréhender ses caractéristiques mécaniques et physiques. Les études de cette métamorphose étaient cependant gourmandes en temps et ne pouvaient être menées en laboratoire que sur des cristaux isolés. Pourtant, dès cette époque, les chercheurs avaient réalisé qu'il fallait considérer la structure de l'ensemble plutôt que les cristaux un par un. Ils avaient en outre constaté que le poids propre du manteau neigeux, sa température et surtout les gradients de température qui y règnent étaient responsables de la transformation permanente des différentes couches de neige.

 
 

Une percée grâce au tomodensitomètre (tomographie aux rayons X)

La métamorphose de la neige est restée au cours des décennies suivantes un thème de recherche important au SLF. C'est ainsi que le professeur Marcel de Quervain, qui fut directeur pendant de longues années, a rédigé de nombreux articles scientifiques entre 1950 et 1973 sur ce sujet. Ensuite, la recherche sur la métamorphose s'est concentrée de plus en plus sur la structure de la neige et sa microstructure. Pour étudier son évolution temporelle, les chercheurs devraient utiliser des échantillons différents, même s'ils étaient similaires, pour chaque pas de temps. Ce n'est qu'au cours des dernières années que la percée s'est effectuée : grâce au tomodensitomètre (scanner), le SLF a réussi à étudier pour la première fois un seul et unique échantillon de neige pendant toute son évolution en laboratoire réfrigéré, et ceci dans des conditions diverses, pour visualiser en trois dimensions la transformation de la structure de glace.

 
 

La classification de la neige : un instrument important pour la pratique

Les hommes de terrain n'ont cependant pas de scanner à disposition pour l'évaluation de la structure de la neige. Au cours des années, ils ont établi, à l'aide de moyens relativement simples, des relations entre les caractéristiques pouvant être observées dans les couches de neige et la formation des avalanches. La compréhension des processus qui se cachent derrière ces observations a certes beaucoup évolué, mais les méthodes de travail des praticiens continuent à faire leurs preuves aujourd'hui. La Classification nivologique internationale, fortement influencée depuis 1954 par les collaborateurs du SLF, et récemment réactualisée, joue un rôle important dans ce domaine. Elle offre à toutes les personnes intéressées, qu'elles soient scientifiques ou praticiennes, une terminologie commune s’appliquant aux différentes formes sous lesquelles apparaît la neige.

 
 

Simulations du manteau neigeux

Seuls quelques-uns des innombrables modèles informatiques simulant aujourd'hui le manteau neigeux intègrent la métamorphose. Parmi ceux-ci, le modèle « Snowpack » développé au SLF. Grâce à celui-ci, il est possible de répondre à des questions dans les domaines les plus différents. Son application principale consiste à assister et améliorer les prévisions d'avalanche, mais il est également mis en œuvre, entre autres, dans l'hydrologie de la neige ou la préparation des pistes. Jusqu'à aujourd'hui, Snowpack s'appuie toutefois encore sur des modélisations fortement simplifiées et des équations empiriques. À l'avenir, les nouvelles connaissances obtenues à partir des scanners pourront contribuer au développement de ce modèle.