Les éléments naturels : Neige et avalanches.
Accumulation de neige sur les pentes du Gabiétou.
Mini avalanche vers le col de Pierrefitte. L'échelle est donnée par le skieur en bas à gauche.
La neige est une forme de précipitation, constituée de glace
cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une
infinité de façons. Puisque les flocons sont composés de petites
particules, ils peuvent avoir aussi bien une structure ouverte et donc
légère qu'un aspect plus compact voisin de celui de la grêle. La neige
se forme généralement par la condensation de la vapeur d'eau dans les
hautes couches de l'atmosphère et tombe ensuite plus ou moins vite à
terre selon sa structure.
Les canons à neige produisent de la neige artificielle, en réalité de minuscules grains proches de la neige fondue. Cette technique est utilisée sur les pistes de ski intérieure, mais aussi dans les stations de sports d'hiver pour améliorer l'état des pistes.
Dans un nuage très froid, la vapeur d’eau se condense directement en cristaux de glace sur des particules en suspension (poussières, fumée…). S'ils ne rencontrent que des couches d’air de température inférieure à 0 °C pendant leur chute, les cristaux s’agglutinent et se combinent pour former des flocons de plus en plus larges. L’assemblage de ces cristaux dépend essentiellement des températures. La seule caractéristique commune à tous les cristaux est la structure hexagonale . Elle provient d’une minimisation de l’énergie potentielle chimique du cristal.
La forme des cristaux varie en fonction de la température, mais aussi du degré d’humidité :
de 0 à -4 °C : minces plaquettes hexagonales ;
de -4 à -6 °C : aiguilles ;
de -6 à -10 °C : colonnes creuses ;
de -10 à -12 °C : cristaux à six pointes longues ;
de -12 à -16 °C : dendrites filiformes.
La densité de la neige fraîchement tombée est très variable. Cette variation dépend du type de cristaux favorisés par la température dans la couche où la neige se forme, et du vent qui est un facteur limitatif à leur croissance. De plus, la température de l'atmosphère variant avec l'altitude, on a généralement une variété de types de flocons. Finalement, la friction près du sol par le déplacement dû au vent va briser certains cristaux et ainsi modifier le rapport entre la masse des flocons et l'air contenu dans la congère
Les canons à neige produisent de la neige artificielle, en réalité de minuscules grains proches de la neige fondue. Cette technique est utilisée sur les pistes de ski intérieure, mais aussi dans les stations de sports d'hiver pour améliorer l'état des pistes.
Dans un nuage très froid, la vapeur d’eau se condense directement en cristaux de glace sur des particules en suspension (poussières, fumée…). S'ils ne rencontrent que des couches d’air de température inférieure à 0 °C pendant leur chute, les cristaux s’agglutinent et se combinent pour former des flocons de plus en plus larges. L’assemblage de ces cristaux dépend essentiellement des températures. La seule caractéristique commune à tous les cristaux est la structure hexagonale . Elle provient d’une minimisation de l’énergie potentielle chimique du cristal.
La forme des cristaux varie en fonction de la température, mais aussi du degré d’humidité :
de 0 à -4 °C : minces plaquettes hexagonales ;
de -4 à -6 °C : aiguilles ;
de -6 à -10 °C : colonnes creuses ;
de -10 à -12 °C : cristaux à six pointes longues ;
de -12 à -16 °C : dendrites filiformes.
La densité de la neige fraîchement tombée est très variable. Cette variation dépend du type de cristaux favorisés par la température dans la couche où la neige se forme, et du vent qui est un facteur limitatif à leur croissance. De plus, la température de l'atmosphère variant avec l'altitude, on a généralement une variété de types de flocons. Finalement, la friction près du sol par le déplacement dû au vent va briser certains cristaux et ainsi modifier le rapport entre la masse des flocons et l'air contenu dans la congère
une instabilité interne du manteau neigeux ,un impact ou une surcharge ponctuelle, externe au manteau neigeux.
Une avalanche se déplace dans un site montagnard où l’on distingue trois zones :
de départ : étendue souvent sous une crête, à partir de laquelle l’avalanche peut se produire, où la neige s’est préalablement accumulée, où la masse de neige en mouvement augmente ; les types de déclenchement y sont variés (spontané / provoqué, linéaire / ponctuel) ;
d’écoulement : le long d’une pente, sur laquelle l’avalanche transite et se développe (géométrie, vitesse) ; les types d'évolution y sont diversifiés (densification / dilution, homogène / multicouches) ;
d’arrêt : étendue sur laquelle l’avalanche s’arrête et se dépose, où la masse de neige en mouvement diminue ; les types d'aspects diffèrent encore (boules / lisse, avec ou sans inclusion).
On peut classer les avalanches selon leur type d'écoulement, puis affiner cette classification selon leur type de déclenchement Pour chacun de ces critères, des avalanches mixtes, qui combinent une phase coulante et un aérosol, ou pour lesquelles le déclenchement est d'abord ponctuel puis en plaque, sont également possibles.
Avalanches de neige coulante
Il s'agit de la forme d'écoulement par défaut des avalanches, qui peut donc concerner tout type de neige. Ces avalanches constituent un écoulement granulaire de neige, qui se comporte alors comme un fluide à seuil. Leur frottement interne, qui conditionne leur capacité à s'écouler sur des pentes très faibles, varie grandement en fonction de la qualité de la neige mobilisée : en premier lieu, la teneur en eau liquide (plus importante dans les neiges en cours de fonte) augmente le frottement interne.
Ces avalanches peuvent causer d'importants dégâts aux bâtiments du fait des masses de neige en mouvement, malgré leur vitesse parfois faible. Leur trajectoire suit la ligne de plus grande pente, mais n'est pas pour autant très facile à prévoir, car un dépôt d'une précédente avalanche peut suffire pour les dévier.
Avalanches en aérosol
Pour générer une avalanche en aérosol, une « poudreuse », il faut une neige sèche, sans eau liquide, très froide et peu dense, en quantité au départ et sur la pente (pour la reprise de neige), un écoulement rapide (plus de 20-25 m/s) ainsi qu'un impulseur de mise en suspension des particules de neige dans l'air (ex: ressaut topographique, petite barre rocheuse). La très forte turbulence ainsi créée forme un aérosol : un nuage de particules de neige (jusqu'à 5 à 10 kg/m3 en moyenne) qui se comporte comme un gaz alourdi par la neige.
Ces avalanches spectaculaires se produisent souvent après d'abondantes chutes de neige fraîche, et dévalent la pente à très grande vitesse (100 à 350 km/h), sur une trajectoire assez rectiligne peu sensible à la configuration du terrain. Elles peuvent produire une onde de pression/dépression dévastatrice (jusqu'à 3 bars de surpression) qui cause parfois d'importants dégâts soit aux massifs forestiers en brisant les arbres, soit à la toiture d'un chalet en l'arrachant et en la reposant plus loin, presque intacte. Elles sont capables de traverser des vallées pour remonter sur le versant opposé sur des hauteurs souvent impressionnantes.
Déclenchement
Avalanches de plaques
Ces avalanches, souvent déclenchées par des skieurs ou randonneurs, sont celles qui font le plus de victimes. Elles impliquent parfois des plaques à vent (dont le rôle est souvent surestimé), et dans presque tous les cas une couche fragile sous-jacente de neige à faible cohésion (le plus souvent du givre de profondeur) qui représente le principal facteur de risque. Le départ se fait alors sur une superficie importante, et mobilise de très grandes quantités de neige, dans des zones parfois éloignées de la rupture initiale. Si parfois on peut être alerté par des bruits de soufflement ou d'effondrement quand on marche dessus, il n'est généralement pas possible de les reconnaître a priori. Ces plaques peuvent être constituées de neige dure (cohésive) ou friable (poudreuse, parfois très légère).
Avalanches à départ ponctuel
Ces avalanches concernent des neiges avec peu ou pas de cohésion : poudreuse froide type faces planes, ou neige de fonte gorgée d'eau. Elles sont un peu moins dangereuses du fait des plus faibles quantités de neige mobilisées, et risquent moins d'emporter le pratiquant qui les déclenche car elles partent en dessous de lui