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Les cahiers de la météo au climat N°6 - Décembre 2012

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  • Tous les deux mois, ce cahier spcial vous permet de comprendre les enjeux de la recherche sur la prvision du temps et du climat. Il est ralis avec le soutien des chercheurs de Mto-France.

    ENJEUXLa neige doit tre tudie toutes les chelles pour comprendre et prvoir les phnomnes qui lui sont associs.

    FOCUS

    Les chercheurs de Mto-France ont valu limpact du changement climatique sur lenneigement en montagne.

    6 - Surveiller le manteau neigeux

    de la mto au climat

    de la mto au climat

    Pas

    cal Tab

    uret/M

    to

    -Franc

    e

    Station automatique Le Joseray, Savoie.

  • M

    to

    -Franc

    e

    ATMOSPHRE

    Rayonnement solaire

    Rayonnement infrarouge

    Pluie NeigeVentTemprature / Humidit de lair

    neige frache

    particulesreconnaissables

    grains ronds

    gobelets

    faces planes

    grains ns

    accumulation

    ruissellement

    changes thermiques

    regeltassement

    percolation

    inltration

    ruissellement

    mtamorphose

    Modle dtaill, Crocus

    Nord

    Sud

    altitude

    Relief conceptuel, nombre de couches variable, jusqu 50 en gnral,

    prend en compte l'altitude, la pente et lexposition.

    Utilis pour :- la prvision du risque davalanche- les tudes dimpact du changement climatique sur lenneigement- les tudes hydrologiques en zones de relief

    accumulation

    ruissellement

    changes thermiques percolation

    regel

    tassement

    inltration

    Modle de complexit intermdiaireEn gnral 3 couches,

    rsolution 8 km

    Utilis pour :- la prvision et la recherche hydrologiques moyenne et grande chelles- les tudes dimpact du changement climatique sur lenneigement

    accumulation

    ruissellement

    inltration

    Modle monocoucheRsolution : quelques

    dizaines de km (climat)ou 2,5 km (prvision numrique du temps)

    Utilis pour :- la prvision numrique du temps- les simulations climatiques

    56 Les Dossiers De La recherche | DCEMBRE 2012 N 52

    la neige dans tous ses tatsMto-France tudie la neige sous toutes ses coutures, du flocon aux crues nivales. Les enjeux sont multiples : assurer la scurit en montagne, amliorer la prcision des bilans hydrologiques, affiner la prvision numrique du temps et les projections climatiques.

    Albertville, fvrier 1992. La neige est tombe et les mdailles pleuvent. En coulisse, de tout nouveaux outils pour la prvision du risque davalanche tournent pen-dant toute la dure des Jeux olympiques. Baptiss Safran, Crocus et Mepra, ces modles ont t mis au point par Mto-France afin de veiller la scurit des sites o se droulent les preuves. Vingt ans plus tard, les recherches en nivologie ont encore progress. Les trois logiciels ont t affins dans le but damliorer continuellement la prvision de ce risque. Ce sont les avalanches involontairement provoques par lhomme qui sont les plus meurtrires , rappelle Pierre Etchevers, res-ponsable du Centre dtudes de la neige (CEN), lune des quipes du CNRM-GAME*.Si les scientifiques narrivent pas prvoir leur dclenchement dans un couloir donn, ils peuvent en revanche valuer les conditions propices au phnomne. Ils surveillent donc en continu les variables du manteau neigeux (profils de temp-rature, types de grain et cohsion de la neige au sol, etc.) et celles de latmosphre (temprature,

    humidit, vent, prcipitations). Avec ces informa-tions et les prvisions mtorologiques, la structure du manteau neigeux peut tre modlise, et le risque davalanche valu. Pour cela, nous devons connatre les proprits physiques de la neige, de la manire la plus dtaille possible , souligne Samuel Morin, chercheur au CEN. Aussi les scientifiques travaillent-ils diffrentes chelles, commencer par la plus fine : le grain de neige. Une des difficults est destimer la taille de ces grains, explique Pierre Etchevers. Ils ont chacun des dimensions diffrentes ou des formes biscornues. Plusieurs mthodes de mesure ont t mises au point. Au CEN, nous avons t parmi les premiers faire des images en 3D de grains par tomographie X, grce la proximit du synchrotron* de Grenoble . l heure actuelle, la rsolution des images est de l ordre de 10 microns, mais plusieurs projets visent l augmenter dans les annes venir. Un dfi technique demeure : celui de conserver intact un chantillon de neige de la taille dun sucre dans des conditions froides, alors que le laboratoire du synchrotron est temprature ambiante.

    enjeux Surveiller le manteau neigeux

    de la mto au climat

    de la mto au climat

    22 Cest le nombre de victimes davalanches durant la saison 2011-2012 (source AnenA : Association nationale pour les tudes de la neige et des avalanches).

    CnRM-GAMeCentre national de recherches mtorologiques- Groupe dtudes de latmosphre mtorologique

    *

  • Des puits dans la neige. Sur le terrain, les chercheurs collectent depuis 1961 des donnes mtorologiques et nivologiques au site exp-rimental du col de Porte, 1 325 m daltitude, dans le massif de la Chartreuse. Sur ce site, ainsi qu dautres endroits dans les Alpes, nous creusons des puits afin dtudier in situ les proprits de la neige au niveau de chacune des couches du manteau neigeux , poursuit Pierre Etchevers. Ces mesures ont servi mettre au point le modle Crocus, qui simule lvolution des diffrentes couches de neige en fonction des conditions mtorologiques. En 2010, un projet a aussi t lanc afin de moderni-ser linstrumentation utilise pour lobservation de la neige (voir Trois questions page suivante).Car le manteau neigeux change continuelle-ment : leau quil contient passe sans cesse de lun lautre de ses trois tats : solide, liquide, gazeux. Les processus lis ces transformations ont t intgrs dans le modle Crocus. Plusieurs proprits importantes en sont dduites, parmi lesquelles lalbdo* et la conductivit thermique*. Les grains de neige se transforment en permanence selon le bilan nergtique la surface et le transfert interne dnergie, continue Samuel Morin. Une neige frache rflchit par exemple prs de 90 % de lnergie solaire visible car les cristaux, qui ont alors des formes plutt dendritiques, possdent un fort pou-

    voir diffusant. Quand ils voluent, ils sarrondissent et des impurets se dposent la surface de la neige, ce qui fait que lalbdo dune neige ancienne est plus faible. Au sein du manteau neigeux, la temp-rature varie suivant la verticale, ce qui influe sur les transformations morphologiques des grains et donc sur la cohsion des couches de neige. cela sajoute leffet de la pente. Pour comprendre le comportement mcanique du manteau neigeux, il faut imaginer que lon superpose du papier de verre, qui reprsente le sol, du sucre et de la farine, qui reprsen-tent des couches de neige de comportements mcaniques diffrents, compare Samuel Morin. On tasse puis on incline le tout, et on observe alors la faon dont les lments se comportent.

    Des bulletins pour 36 massifs. Aux si-mulations de Crocus sont intgres les prvisions mtorologiques fournies par le systme Safran. En complment, la stabilit mcanique de la neige par rapport une pente donne est value par le modle Mepra. Cette chane de systmes, baptise Safran-Crocus-Mepra, estime les risques dava-lanche dans les trois principaux ensembles mon-tagneux franais. Les modles divisent les Alpes, les Pyrnes et la Corse en zones dont le climat est considr comme homogne, explique Daniel Goetz, chercheur au CEN. Ce sont des rgions dune

    N 52 DCEMBRE 2012 | Les Dossiers De La recherche 57

    en route pour mieux prvoir la neige en plaineLa neige en hiver ne surprend pas les automobilistes qui vivent dans les massifs montagneux. Mais en plaine, lor blanc des sommets devient souvent une peste noire. Comment faire pour mieux prvoir les chutes de neige l o elles restent des vnements rares, mais o leur impact est plus grand ? En plaine, o les tempratures sont souvent proches de 0 C, une erreur de prvision de quelques diximes de degr peut tre suffisante pour gnrer une erreur sur la prvision de pluie ou de neige , explique Ludovic Bouilloud, chercheur la Direction de la prvision de Mto-France. Lorsque cette dernire arrive sur la chausse, les changes thermiques et hydriques entre la route et les cristaux vont tre importants pour dterminer si elle va fondre, tenir, se transformer en verglas, etc. Afin damliorer nos prvisions, nous avons dvelopp le modle Isba-Route-Crocus, poursuit Ludovic Bouilloud. Il modlise les transferts deau et dnergie entre la route et la neige et simule avec prcision le comportement de la neige sur la chausse. Il sera expriment au cours de lhiver 2012-2013.

    Prvoir la neige en plaine

    Pas

    cal Tab

    uret/M

    to

    -Franc

    e

    ALBDOQuantit dnergie provenant du Soleil rflchie par une surface.

    COnDuCTIvIT TheRMIQue Capacit plus ou moins grande dune substance transporter de la chaleur.

    *

    Prvision du temps ou du risque davalanche, tudes climatiques et hydrologiques : selon les cas, les

    chercheurs utilisent des modles de complexits diffrentes pour simuler

    lvolution du manteau neigeux.

    eSRFeuropean SynchrotronRadiation Facility

    *

  • jusqu 50 couches peuvent tre reprsentes dans le modle Crocus pour simuler finement un manteau neigeux pais dun ou deux mtres.

    58 Les Dossiers De La recherche | DCEMBRE 2012 N 52

    surface comprise entre 400 et 1 000 km. Les Alpes sont ainsi dcoupes en 23 massifs, les Pyrnes en 11, et la Corse en 2. Au sein de ces massifs, le risque davalanche est calcul par palier daltitude de 300 mtres et pour chaque exposition de pente. La phase oprationnelle au cours de laquelle sont mis les bulletins destimation du risque davalanche (BRA) dure de novembre mi-juin. Ce travail est fait en troite collaboration avec les centres montagne de Mto-France, responsables de

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