Métamorphisme de la neige ; grains à faces planes en surface du manteau neigeux
- Par Benjamin Imbach
- Dans: Sécurité
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DANS QUELS CONTEXTES LES GRAINS À FACES PLANES EN SURFACE DU MANTEAU NEIGEUX SE FORMENT-ILS ?
Plusieurs processus métamorphiques s’opèrent dans le manteau neigeux durant l’hiver. Le gradient de température (la différence de température des différentes couches de neige) est l’un de ceux-ci. En effet, on parle souvent de la formation de grains à faces planes (ou facets) lors d’un fort gradient de température (>1 °C sur 10 cm).
Par contre, d’autres facteurs viennent complexifier cette règle générale. Par exemple, le processus qui s’opère à la surface du manteau. En effet, de manière générale, puisque le gradient de température peut être plus important dans les couches supérieures du manteau neigeux et que la densité y est souvent plus faible, le processus métamorphique de la neige peut être accéléré.
Dans ce contexte, nous parlons alors de near-surface faceting, ou du développement de grains à faces planes en surface du manteau neigeux. Les travaux de Karl Birkeland présentent trois processus météorologiques distincts qui favorisent ce processus : Radiation recrystallization, melt-layer recrystallization et diurnal recrystallization, que nous verrons plus en détails.
Les différents contextes météorologiques de formation pour chaque processus
Radiation recrystallization
Ce processus a lieu sur les versants solaires, durant les journées froides et ensoleillées. Le soleil réchauffe la partie supérieure du manteau neigeux (pouvant même créer une mince croûte de regel) et en même temps, la température froide favorise la perte de chaleur de la partie supérieure du manteau neigeux. Cette balance entre les radiations incidentes de courte longueur d’onde (venant du soleil) et les rayonnements sortants de longue longueur d’onde (venant du manteau neigeux) crée un contexte parfait pour la formation de grains à face plane.
En bref, le rayonnement solaire réchauffe la partie supérieure du manteau neigeux, qui deviendra humide, et les températures froides et dégagées favorisent une perte de chaleur vers le ciel. Par exemple, une journée ensoleillée dans l’alpin avec des températures autour de -15 °C est parfaite pour ce type de processus.
Melt-Layer recrystallization
Ce processus se produit quand une croûte de regel encore mouillée (souvent formée par une forte radiation solaire ou une faible pluie) se fait ensevelir par de la nouvelle neige. Puisque celle-ci est théoriquement autour de 0 °C, elle crée alors un gradient fort à cette interface et la formation de grains à faces planes est donc possible entre la croûte de regel et la nouvelle neige. Le processus est plus important si la nouvelle neige a une faible densité et est suivie d’une nuit froide et dégagée.
Diurnal recrystallization
Finalement, ce dernier processus est le plus fréquent et s’opère dans les 30 premiers cm de neige. En effet, c’est généralement dans cette zone que les températures de la neige peuvent fluctuer entre la nuit et le jour. Le contexte météorologique idéal est le suivant : la succession de journées dégagées et de nuits froides et dégagées, de manière générale, au moins 2-3 journées de suite. En bref, ce contexte météorologique crée la succession de gradient fort négatif (durant la nuit) et gradient fort positif (durant le jour) favorisant le développement de grains à faces planes.
On peut penser aux hautes pressions stationnaires ou quasi stationnaires qui ont tendance à amener des températures dégagées et froides.
Conclusion
Pour conclure, ces trois processus distincts, liés à des scénarios météorologiques différents, peuvent amener la formation de grains à faces planes dans les couches supérieures du manteau neigeux. Souvent, ces couches peuvent aussi être plus difficilement identifiables, par exemple lorsque des stellars sont en processus de facettage, d’où l’intérêt de mieux comprendre les contextes de formations. Ceux-ci peuvent aussi être responsables de cycle d’instabilité dans le manteau neigeux.
Pour pousser la réflexion un peu plus loin
Voici quelques sources qui peuvent vous aider à mieux comprendre ce processus
Birkeland, K. W. (1998). Terminology and Predominant Processes Associated with the Formation of Weak Layers of Near-Surface Faceted Crystals in the Mountain Snowpack. Arctic and Alpine Research, 30(2), 193–199. https://doi.org/10.1080/00040851.1998.12002891
Birkeland, K. W., Johnson, R. F., & Schmidt, D. S. (1998). Near-Surface Faceted Crystals Formed by Diurnal Recrystallization: A Case Study of Weak Layer
Formation in the Mountain Snowpack and its Contribution to Snow Avalanches. Arctic and Alpine Research, 30(2), 200–204. https://doi.org/10.1080/00040851.1998.12002892
Slaughter, A. E., Adams, E. E., Staron, P. J., Shertzer, R. H., Walters, D. J., McCabe, D., Catherine, D., Henninger, I., Leonard, T., Cooperstein, M., & Munter, H. (2011). Field investigation of near-surface metamorphism of snow. Journal of Glaciology, 57(203), 441–452. https://doi.org/10.3189/002214311796905695
Vidéo en anglais, par Bruce Jamieson
