Escalade en Haute-Savoie 

LA NEIGE FRAICHE

LES METAMORPHOSES

La neige fraîche

Vu de loin, une chute de neige n’est qu’une multitude de flocons blancs, qui atteignent parfois plusieurs centimètres de diamètre. Les gros flocons sont en réalité un aggloméra de petits cristaux dont la forme est variable. Si la majorité des cristaux tombe sous forme d’étoiles, il en existe d’autres sortes : Neige roulée, aiguilles, plaquettes, colonnes, dendrites spatiales, particules irrégulières. La neige roulée, appelée aussi grésil, est en fait un cristal quelconque (étoile, aiguille, etc.) qui a subi un phénomène de givrage à l’intérieur du nuage et qui ressemble à des boules de mimosa… mais de couleur blanche !

La forme du cristal a certainement une influence sur la stabilité de la neige et donc sur le risque d’avalanche. Toutefois, les chutes de neige comportant de grandes quantités de cristaux autres que les étoiles étant rares, sauf pour la neige roulée qui a tout de même la caractéristique de tomber habituellement de manière localisée, elles ne sont pas prises en compte par les services de nivologie car imprévisibles.

Dans le manteau neigeux, on peut aussi trouver du givre de surface : Ces paillettes de glace, qui peuvent atteindre plusieurs centimètres de diamètre, se forment en surface du manteau pendant les périodes de beau temps en plein hiver, essentiellement dans le fond des vallées ou vallons : La vapeur d’eau de l’air (gaz invisible) se transforme directement en glace au contact de la neige à basse température. Une fois ce givre recouvert par des chutes de neige, on le retrouve bien sûr au sein du manteau neigeux. Ce givre de surface se formant assez rarement dans les pentes de montagne, il intervient peu dans le risque d’avalanche et sera donc ignoré dans les métamorphoses.

Les métamorphoses

Il faut distinguer les métamorphoses de neige sèche, concernant de la neige n’ayant jamais été soumise à une présence d’eau liquide, de la métamorphose de neige humide. Les métamorphoses de neige sèche sont prédominantes en hiver mais la présence d’eau liquide est temporairement possible par exemple pendant ou juste après un épisode de pluie ou bien dans les versants très ensoleillés s’il fait suffisamment doux pour provoquer la fonte de la surface du manteau neigeux. Au printemps, la métamorphose de neige humide est bien sûr la plus courante. Toutes ces métamorphoses, qui transforment la neige en différents types de grains, peuvent bien sûr se produire simultanément ou successivement dans différentes couches du manteau neigeux, ce qui lui confère son aspect habituel de « mille feuilles ».

Les métamorphoses de la neige sèche :

Pendant une chute de neige peu ventée, les étoiles de neige s’empilent les unes sur les autres au fur et à mesure que la couche de neige fraîche s’épaissit. Les branches des étoiles s’imbriquent les unes dans les autres, ce qui confère à la neige une cohésion de feutrage lui permettant d’arriver à tenir dans des pentes très raides. Mais les étoiles de neige étant très fragiles, elles se brisent sous le poids des couches de neige supérieures ou sous l’action du vent qui malmène les cristaux en les entrechoquant. Par vent fort ou à température très proche de 0°C dans la neige, cette transformation est presque instantanée. Sans vent et à basse température, elle dure pendant plusieurs jours.

Ce premier stade d’évolution, où les cristaux se brisent, correspond à la transformation en particules reconnaissables : On reconnaît encore la forme initiale du cristal. A cause de la rupture des étoiles de neige, cette métamorphose provoque la perte de cohésion de feutrage, qui peut produire, si elle est rapide, des coulées ou avalanches de neige récente sèche. Ces avalanches se produisent surtout pendant les chutes de neige intenses (perte de cohésion due à une surcharge rapide par les précipitations), mais aussi lors de l’apparition du soleil sur la neige fraîche (perte de cohésion à cause d’un réchauffement intense).

Ensuite, la transformation de la neige dépend de la répartition verticale de la température dans chaque couche de neige :

- Si le ciel reste couvert et l’air n’est pas trop froid, c’est souvent le cas en moyenne montagne, ou bien en profondeur dans le manteau neigeux, la température est en général assez homogène, on parle de faible gradient de température. Les particules reconnaissables se transforment en grains fins. La neige devient progressivement de plus en plus compacte. Les grains fins sont très petits (0,2 à 0,5 mm de diamètre) et se soudent les uns aux autres grâce à la formation de petits ponts de glace aux points de contact entre les grains (condensation de vapeur d’eau présente entre les grains directement en glace) : c’est la cohésion de frittage. Par fort vent, les cristaux de neige fraîche, brisés en « mille morceaux », se transforment en grains fins en quelques secondes ou quelques minutes. C’est ainsi que se forment en particulier les corniches. La cohésion de frittage est typique des plaques : Elle est bonne mais cassante, un peut comme une vitre, ce qui permet la propagation de ruptures de la couche de neige sur de grandes largeurs en cas de sous-couche fragile. Lorsque la métamorphose est à peine commencée, le frittage est faible et les éventuelles plaques seront de type plaque friable : la neige paraît poudreuse et la plaque se désagrège totalement dans le parcours de l’avalanche. Lorsque le frittage est important, la neige est compacte, la neige peut être portante à ski, les éventuelles plaques se décomposent en blocs, que l’on retrouve dans le dépôt de l’avalanche.

- Par beau temps en hiver dans les pentes pas ou mal ensoleillées, la température est en général beaucoup plus froide en surface du manteau neigeux que quelques décimètres en dessous (En cas de beau temps très durable, cette situation pénètre très en profondeur), on parle de gradient de température moyen (s’il est compris entre 0,05°C/cm et 0,2°C/cm) ou fort (supérieur à 0,2°C/cm). Les particules reconnaissables se transforment en grains à faces planes (appelés aussi grains anguleux) en l’espace d’une nuit à plusieurs jours. La neige perd progressivement de sa cohésion. Une fois les grains à faces planes bien formés, ils sont totalement séparés les uns des autres et il est impossible de faire de boule de neige. Ces grains, initialement très petits (0,2 à 0,4 mm de diamètre), grossissent au fil des jours pour atteindre un diamètre proche de 1 mm. Si le gradient est suffisamment fort (>0,2°C/m), les grains à faces planes vont continuer à grossir en se transformant en gobelets qui peuvent atteindre 5 mm de diamètre. Les gobelets, très caractéristiques, sont identifiables à leurs stries visibles même à l’œil nu, ils ont l’aspect de sucre en poudre, sans la moindre cohésion. Les gobelets étaient autrefois appelés givre de profondeur, terme qui a été abandonné car il laissait croire qu’ils se formaient en profondeur dans le manteau neigeux alors qu’ils se forment en surface, avant de se faire ensuite enfouir par de nouvelles chutes de neige. La formation des angles de glace sur les grains à faces planes puis des stries sur les gobelets est due à un déplacement de vapeur d’eau à l’intérieur du manteau neigeux : le sommet des grains s’évapore un peu, la vapeur d’eau dégagée allant se condenser en glace à la base du grain plus froid situé juste au-dessus. Le gobelet prend en fait la forme d’une pyramide creuse hexagonale (les stries correspondent à chaque couche de glace). Les grains à faces planes et gobelets, sans danger lorsqu’ils sont en surface du manteau neigeux, provoquent un grand danger d’avalanche de plaque lorsqu’ils sont recouverts par de nouvelles chutes de neige. En effet, ils sont une des possibilités d’obtenir la couche fragile sur laquelle va glisser la plaque.

Les métamorphoses de faible ou de fort gradient sont fortement influencées par les conditions météorologiques, qui sont par nature très changeantes, de même que par l’enfouissement plus important d’une couche de neige dans le manteau neigeux. Une même couche peut donc subir des gradients de température variables. Il est donc fréquent de voir des grains fins se transformer en grains à faces planes par beau temps durable hivernal (Il est tout de même nécessaire que la couche de grains fins se soit pas encore trop évoluée : sa masse volumique doit être inférieure à 300 kg/m3). Il est tout aussi fréquent que des grains à faces planes se transforment en grains fins une fois fortement enfouis ou bien lors d’un épisode de temps couvert. Par contre, le stade de gobelet est irréversible jusqu’à la métamorphose de neige humide. La rapidité de toutes ces métamorphoses est liée à la température et à la densité de la neige : Elles sont beaucoup plus rapides lorsque la neige est à une température proche de 0°C, fortement ralenties à basse température. A température identique, la transformation vers les grains à faces planes puis gobelets est nettement plus rapide si la neige est légère et augmente avec la valeur du gradient de température.

La métamorphose de neige humide (métamorphose de fonte) :

Quelque soit le grains obtenu en neige sèche (neige fraîche, particules reconnaissables, grains à faces planes, gobelets), l’apparition d’eau liquide dans une couche de neige, que cette eau provienne de la pluie ou de la fonte de la surface du manteau neigeux, provoque rapidement une évolution vers le grain rond. Petits au début si le grain initial est de faible diamètre, les grains ronds grossissent petit à petit tant qu’il reste de l’eau à l’état liquide. Cette métamorphose est bien sûr prédominante au printemps, où les grains atteignent des diamètres de plusieurs millimètres. Si les grains ronds sont peu humide (Faible TEL : teneur en eau liquide), la cohésion capillaire confère à la neige une cohésion assez bonne, comme un sable faiblement humide permet de faire de jolis châteaux à la plage. Si la TEL devient trop importante, la cohésion diminue énormément et des avalanches de neige humide se déclenchent. Par contre, en cas de regel, la couche de grain rond devient très dure et résistante. Ces croûtes de regel, lorsqu’elles sont suffisamment épaisses, sont les strates les plus solides du manteau neigeux.