La neige dans les parois rocheuses raides soumises au pergélisol
La quantité et la durée de l’enneigement dans les parois rocheuses influencent leur température, et donc la présence de pergélisol. Jusqu’ici, on considérait que la neige glissait dans les parois, et qu’il n’en restait que très peu sur place. Les chercheurs du SLF étudient pour la première fois dans différentes parois rocheuses la manière dont la répartition et les caractéristiques du manteau neigeux influencent ou non les températures du rocher, et donc la présence de pergélisol. Parallèlement, les partenaires du projet à l’Université de Bonn et à l’Université technique de Munich étudient les influences mécaniques de la neige et de l’eau de fonte sur la stabilité de la roche.
Comment les études sont-elles menées?
Les études se déroulent dans des parois rocheuses raides exposées au nord et au sud dans les Alpes suisses, sur le Gemsstock (Alpes centrales), le Steintälli (Alpes valaisanes) et au Jungfraujoch (Alpes bernoises). Le Jungfraujoch est totalement en zone de pergélisol. Le Gemsstock et le Steintälli par contre se trouvent en limite inférieure du pergélisol, là où les évolutions de températures peuvent influencer rapidement sa répartition et la stabilité rocheuse.
Détails du projet
Durée du projet
2014 - 2017
Direction du projet
Beaucoup de neige, même dans des parois très raides
Les chercheurs mesurent la répartition de la neige et son épaisseur avec un scanneur laser terrestre, à différents moments pendant l’hiver. Quand c’est possible, des stations météorologiques automatiques relèvent la hauteur de neige. En outre, des caméras automatiques permettent d’observer toute l’année les conditions météorologiques, la répartition et la fonte de la neige, et les avalanches.
Les premières observations montrent que la microstructure des rochers influence fortement la répartition de la neige, qui peut s’accumuler même sur des parois inclinées à 70 - 80°, surtout lorsqu’elles forment des escaliers. Comme on peut s’y attendre, les parois parfaitement verticales, voire surplombantes, sont en général libres de neige, mais elles peuvent temporairement être couvertes de givre ou de neige pendant les tempêtes. Ceci entraîne des changesments de température à court terme en surface du rocher. De manière étonnante, la neige fond plus rapidement sur les faces nord en escalier que sur les faces sud de même inclinaison.
Pour la première fois, des profils de neige dans des parois rocheuses
Pour la première fois, des profils de neige ont été creusés dans des parois raides. Ceux-ci montrent que les caractéristiques de la neige sont radicalement différentes sur les versants sud et versants nord : sur les parois exposées au sud, on retrouve des neiges transformées par la fonte et des croûtes, tandis que les versants nord présentent des types de neige de cohésion plutôt fragile. À toutes expositions, le vent et l’activité avalancheuse jouent un rôle important pour la répartition de la neige. On observe souvent une épaisse couche de glace sous le manteau neigeux. Elle se forme lorsque les eaux de fonte qui s’écoulent sur les parois regèlent sous la neige. Dans les fissures des rochers, les scientifiques ont parfois observé du givre de caverne. Ceci montre que de la vapeur d'eau sort de ces fissures.
Des variations de température observables uniquement six mois plus tard au sein de la roche
Les températures de la roche relevées à 10 cm de profondeur donnent des informations sur la durée de couverture par la neige, les processus de fonte et de regel, l’influence de l’eau de fonte et de la microtopographie. Les mesures montrent que de grandes variations de température apparaissent pendant les périodes sans neige. Au Gemsstock, les chercheurs mesurent en outre les températures dans un forage de 40 m qui traverse l'arête. On observe alors que les variations de température en surface n’arrivent que six mois plus tard au cœur des roches. Les précipitations et l’eau de fonte par contre pénètrent dans les fissures des rochers et peuvent influencer les températures en profondeur en quelques heures.
Un modèle pour remplacer les mesures
Pour modéliser les tendances futures de température et de couverture neigeuse, les scientifiques calculent les échanges énergétiques entre la neige, l’atmosphère et les rochers - et donc également les modifications de température de la roche - avec un modèle 1D, SNOWPACK. Ce dernier permet également de développer un système efficace qui simule le manteau neigeux et son influence sur les températures de la roche, même si aucune mesure n’est disponible.