Neige et glace... Pour les amoureux de la cryosphère
NEIGE
Il existe six types de neige, de forme cristalline ou granuleuse. Ces grains ou cristaux sont bien souvent caractéristiques des différentes étapes de transformation de la neige et possèdent tous une singularité au niveau de leur aspect, de même que des propriétés physiques leur étant propres (ANENA, 2014). Bien que la tendance populaire mène à croire le contraire, seule une de ces familles de neige se retrouve sous forme de cristaux, ces flocons fantasmagoriques devant lesquels on ne peut s’empêcher de s’émerveiller et dont la complexité et l’eccéité inspirent le peintre comme le photographe, le bricoleur comme le commerçant. Les cinq autres se retrouvant surtout sous forme de grains (ANENA, 2014).
La forme cristalline est une forme première de neige, sans transformations par les différents facteurs climatiques. Celle-ci provient directement des nuages (par temps froid). La forme étoilée de ces flocons, mais surtout la dentelle de glace qu’ils déploient permet une adhésion entre les cristaux : les prolongements cristallins des nombreux flocons se lient et s’emmêlent, assurant ainsi la tenue et la cohésion de la couche de neige fraîche. Très légers et espacés, ils forment ainsi un revêtement aéré et isolant (ANENA 2014).
Les autres types de neiges, en grains, sont la plupart du temps issus des cristaux de neige et se divisent en 5 types : les particules reconnaissables, les grains fins, les grains à face plane, les gobelets et les grains ronds (voir tableau ci-dessous). Bien qu’ils possèdent tous des attributs distincts, certains traits dominants sont visibles. Entre autres, au niveau de leur morphologie, les grains sont « détériorés » par le bris de certaines de leurs ramifications ou par une fonte suivie d’un regel (ANENA 2014). Leur forme en est modifiée et leur surface comporte moins d’aspérités, ce qui a pour effet de réduire la cohésion des différents grains entre eux. Ainsi, certains types de grains auront une plus grande tendance à glisser les uns sur les autres, résultant parfois à un écoulement d’une couche de neige sur une autre (particulièrement les particules reconnaissables, les grains à face plane et les gobelets).
Tableau comparatif des types de grains (ANENA, 2014)
Il existe six types de neige, de forme cristalline ou granuleuse. Ces grains ou cristaux sont bien souvent caractéristiques des différentes étapes de transformation de la neige et possèdent tous une singularité au niveau de leur aspect, de même que des propriétés physiques leur étant propres (ANENA, 2014). Bien que la tendance populaire mène à croire le contraire, seule une de ces familles de neige se retrouve sous forme de cristaux, ces flocons fantasmagoriques devant lesquels on ne peut s’empêcher de s’émerveiller et dont la complexité et l’eccéité inspirent le peintre comme le photographe, le bricoleur comme le commerçant. Les cinq autres se retrouvant surtout sous forme de grains (ANENA, 2014).
La forme cristalline est une forme première de neige, sans transformations par les différents facteurs climatiques. Celle-ci provient directement des nuages (par temps froid). La forme étoilée de ces flocons, mais surtout la dentelle de glace qu’ils déploient permet une adhésion entre les cristaux : les prolongements cristallins des nombreux flocons se lient et s’emmêlent, assurant ainsi la tenue et la cohésion de la couche de neige fraîche. Très légers et espacés, ils forment ainsi un revêtement aéré et isolant (ANENA 2014).
Les autres types de neiges, en grains, sont la plupart du temps issus des cristaux de neige et se divisent en 5 types : les particules reconnaissables, les grains fins, les grains à face plane, les gobelets et les grains ronds (voir tableau ci-dessous). Bien qu’ils possèdent tous des attributs distincts, certains traits dominants sont visibles. Entre autres, au niveau de leur morphologie, les grains sont « détériorés » par le bris de certaines de leurs ramifications ou par une fonte suivie d’un regel (ANENA 2014). Leur forme en est modifiée et leur surface comporte moins d’aspérités, ce qui a pour effet de réduire la cohésion des différents grains entre eux. Ainsi, certains types de grains auront une plus grande tendance à glisser les uns sur les autres, résultant parfois à un écoulement d’une couche de neige sur une autre (particulièrement les particules reconnaissables, les grains à face plane et les gobelets).
Tableau comparatif des types de grains (ANENA, 2014)
De la neige fraîchement tombée et légère que berce l’esprit de Noël à celle dure et compacte de la fin de l’hiver, c’est une suite de transformations qui s’enchaînent. La modification des cristaux de neige en types de grains singuliers peut être classée en différents types : une transformation par fracture des cristaux, une transformation par compression ou une transformation due à certains facteurs climatiques, notamment par les variations plus ou moins brusques de température, le facteur éolien (érosion des sols) et le soleil (ANENA, 2014). La transformation de la neige par destruction des cristaux de neige fraîche modifie leur configuration lorsque ceux-ci s’entrechoquent entre eux ou lors d’une chute de neige. Comme expliqué précédemment, ce changement de conformation modifie les propriétés physiques de la neige, entre autres en modifiant l’adhésion inter-cristalline (ANENA, 2014; Centre d’avalanche de Haute-Gaspésie, 2014). La masse duveteuse qui s’accumule dans les pays nordiques aura également un effet sur la densité de la neige. Dans les jours suivant une chute de neige, elle se compressera sous son propre poids. Elle sera alors moins propice à la réalisation de certaines activités sportives d’hiver et contribuera à l’amoncellement d’une série de couches de neige entassée (ANENA, 2014). Finalement, la modulation par les facteurs météorologiques est probablement celle qui affectera le plus le manteau neigeux au cours de sa vie saisonnière (ANENA, 2014). La transformation par ces facteurs climatiques s’exprime de diverses manières, comme énoncées précédemment. Les variations de température, qu’elles soient brusques ou progressives contribue aux destructions et constructions de la structure neigeuse et explique en partie la grande diversité des couches à un endroit précis et leur variabilité selon le milieu environnant. Par la fonte, les cristaux subissent des métamorphoses irréversibles et le regel, au contraire, permet la recristallisation et parfois de renouveler l’adhésion entre les couches par les aspérités créées. L’érosion par le vent modifiera également le paysage hivernal (ANENA, 2014). L’érosion par le vent influera sur l’épaisseur du manteau neigeux, non seulement par le déplacement de masses neigeuses (formant/engendrant ainsi des proéminences neigeuses à certains endroits et des raréfactions à d’autres), mais aussi par le bris de cristaux transportés par le vent (ANENA, 2014). Les couches de neige se superposent, se renouvellent, se font ensevelir et se conservent. Ces différentes épaisseurs qui s’accumulent s’opposent dans leur composition selon le stade de transformation de la neige qui les constitue et forment ce qu’on nomme un manteau neigeux. Le manteau est un portrait de l’hiver : chacune de ses couches est le reflet, le produit, des conditions météorologiques de cette période qui les ont modelées et les ont différenciées de celles qui les entourent (Centre d’avalanche de Haute-Gaspésie, 2014). Non seulement le manteau neigeux est en constante évolution tout au long de l’hiver (tassement du capiton, vent, pluie, variation de température, etc.), mais il fluctue et s’adapte selon les différentes régions, très sensibles aux conditions environnantes (Centre d’avalanche de Haute-Gaspésie, 2014). Cette superposition de couches est fréquemment une source d’avalanches. Déclenchées naturellement ou causées par l’homme, certaines avalanches sont expliquées par le glissement de plaques de neige sur d’autres au sein du manteau neigeux. Selon la composition de la neige en mouvement elles peuvent atteindre des vitesses jusqu’à 100-200km/h (Centre d’avalanche de Haute-Gaspésie, 2014). Les activités de plein air hivernales peuvent souvent demander une connaissance minimale des zones à risque et des types de situation à éviter. Certaines organisations, tel Parc Canada, ont établi des échelles cotant les différents territoires en fonction de leurs risques et les précautions à prendre, mais celles-ci ne sont pas des vérités absolues. Les avalanches sont, à quelques exceptions près, difficiles à détecter et, afin d’évaluer adéquatement les risques lors de la planification d’une sortie, il peut être indiqué de consulter les rapports de spécialistes généralement disponibles au camp de base des sites à risques (Centre d’avalanche de Haute-Gaspésie, 2014; ANENA, 2014; Centre canadien des avalanches, 2014). Pour des adeptes des sports de montagne en dehors des sentiers tracés ou dans des régions plus instables, une connaissance personnelle nécessaire à la reconnaissance des terrains où il serait imprudent de s’aventurer peut-être à considérer (certains cours sont offerts par des organisations, telle Parc Canada, l’ANENA, le Centre canadien des avalanches, le Centre d’Avalanche de Haute Gaspésie et bien d’autres). De même, des connaissances de base dans ce domaine permettent de juger le matériel nécessaire à la sortie (tels un détecteur de victimes d’avalanche (DVA), une sonde et une pelle) et de s’assurer d’être capable de l’utiliser adéquatement (Centre d’avalanche de Haute-Gaspésie, 2014; ANENA, 2014). Afin d’en savoir plus sur l’observation et l’analyse du manteau neigeux, se référer au dossier présenté par l’ANENA à l’adresse suivante : http://www.anena.org/5938-nivologie-et-meteo.htm
GLACE
La glace a 3 principales phases : La glace amorphe, la glace Ih et la glace Ic. La glace amorphe est une glace rare et sans structure cristalline. Elle peut avoir une basse densité à la pression atmosphérique ou inférieure (en altitude par exemple), et une densité de plus en plus grande à de plus hautes pressions. Cette glace est créée par refroidissement ultra rapide de l’eau. La glace Ih, elle, est une glace cristalline à réseau hexagonal (ce qui fait que son volume augmente comparativement à l'eau liquide). Ce type représente pratiquement toute la glace présente sur la Terre. Enfin, la glace Ic est une forme métastable cubique à faces centrées de la glace, où ses atomes d’oxygène sont arrangés comme dans la structure du diamant. Elle peut se former en dessous de -33°C et en haute atmosphère, mais se produit principalement entre -53 et -143°C. Elle a une densité de 0,9. (Wikipédia, 2014)
Bon à savoir :
Les glaciers
Les glaciers représentent 70% des eaux douces de la planète. Ils se forment quand les couches de neige accumulée dévalent le long des pentes et des montagnes (Terres Arctiques, 2014). En bas de ces pentes, la neige devient alors très compacte sous la pression. La neige comprimée devient de la glace en s’agglomérant en masse compacte sans air. Un glacier est constitué de trois zones : la zone d’accumulation (60 à 70 % de la superficie d'un glacier alpin, dans le haut), la zone de transport et la zone d’ablation (fin). La première est la partie où la neige accumulée se transforme en glace. Sa surface est toujours recouverte de neige. La seconde est la partie du glacier qui ne fond presque pas et où il est le plus épais, mais aussi victime d’érosion glacière. La troisième est la zone du glacier caractérisée par des fontes importantes qui réduisent son épaisseur jusqu’à sa disparition au front glaciaire (limite du glacier ressemblant à une falaise ou un amas désorganisé de glace).
GLACE
La glace a 3 principales phases : La glace amorphe, la glace Ih et la glace Ic. La glace amorphe est une glace rare et sans structure cristalline. Elle peut avoir une basse densité à la pression atmosphérique ou inférieure (en altitude par exemple), et une densité de plus en plus grande à de plus hautes pressions. Cette glace est créée par refroidissement ultra rapide de l’eau. La glace Ih, elle, est une glace cristalline à réseau hexagonal (ce qui fait que son volume augmente comparativement à l'eau liquide). Ce type représente pratiquement toute la glace présente sur la Terre. Enfin, la glace Ic est une forme métastable cubique à faces centrées de la glace, où ses atomes d’oxygène sont arrangés comme dans la structure du diamant. Elle peut se former en dessous de -33°C et en haute atmosphère, mais se produit principalement entre -53 et -143°C. Elle a une densité de 0,9. (Wikipédia, 2014)
Bon à savoir :
- L’eau devient de la glace à 101 kPa, soit la pression atmosphérique normale, à 0°C. Par contre, sans cristal de glace (neige), l’eau calme peut se refroidir jusqu’à -48°C sans congeler (elle est alors dans un état d’équilibre instable appelé surfusion).
- La température du point de fusion de la glace ordinaire diminue avec l’augmentation de la pression.
- La masse volumique de la glace est plus faible que celle de l’eau. C’est pourquoi elle flotte à sa surface contrairement à plusieurs autres matériaux.
- La formule 4·H², H étant l’épaisseur de la glace en centimètres, donne le nombre de kg par m2 que la couche de glace pourra supporter sans se briser. (Faites le calcul pour ne pas prendre des risques inutiles!)
Les glaciers
Les glaciers représentent 70% des eaux douces de la planète. Ils se forment quand les couches de neige accumulée dévalent le long des pentes et des montagnes (Terres Arctiques, 2014). En bas de ces pentes, la neige devient alors très compacte sous la pression. La neige comprimée devient de la glace en s’agglomérant en masse compacte sans air. Un glacier est constitué de trois zones : la zone d’accumulation (60 à 70 % de la superficie d'un glacier alpin, dans le haut), la zone de transport et la zone d’ablation (fin). La première est la partie où la neige accumulée se transforme en glace. Sa surface est toujours recouverte de neige. La seconde est la partie du glacier qui ne fond presque pas et où il est le plus épais, mais aussi victime d’érosion glacière. La troisième est la zone du glacier caractérisée par des fontes importantes qui réduisent son épaisseur jusqu’à sa disparition au front glaciaire (limite du glacier ressemblant à une falaise ou un amas désorganisé de glace).
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sch%C3%A9maL%C3%A9gend%C3%A9Glacier.JPG
Un glacier peut commencer à se déformer donc à avancer quand il a une certaine plasticité qu’il atteint quand il dépasse 50m d’épaisseur. Ainsi, le bas du glacier se déforme, mais les 50 mètres du haut cassent et forment des séracs et crevasses. Le glacier ainsi constitué peut ensuite s’écouler par gravité ou par déformation due à son poids. Sa vitesse et sa direction vont dépendre de la topographie, de sa température, de sa teneur en air, de sa quantité d’eau liquide, des matériaux qu’il transporte, etc.
Les glaciers sont ensuite distingués selon leur température ou selon leur statut de « glacier continental » et le statut de « glacier alpin ». Le critère de température différencie trois types de glaciers. Le glacier tempéré : la glace sous pression peut fondre en partie (>-30°C) et ils se trouvent dans les basses altitudes des montagnes; le glacier froid : la glace ne peut pas fondre (< -30°C) tout au long de l’année et ils se trouvent aux pôles et aux sommets des montagnes; le glacier subpolaire : la température est toujours inférieure à -30°C, mais la zone d’accumulation peut dépasser le point de fusion de la glace pendant les mois chauds. Les glaciers alpins (ou confinés) sont pour leur part distingués par leur morphologie, qui dépend du relief. On obtient ainsi des types pour tous les goûts : le glacier de vallée, le glacier suspendu, le glacier régénéré, le glacier de cirque, le glacier piémont, le glacier côtier et finalement la calotte locale. Les glaciers continentaux (ou non confinés), eux, sont tellement vastes et épais que le relief a peu d’impact sur leur morphologie. Ils ont deux sous-groupes : la calotte glaciaire (étendue inférieure à 50 000km2) et l’inlandsis (étendue supérieure à 50 000km2). (Wikipédia, 2014)
Lorsque vous vous déplacez vers des glaciers que ce soit pour le panorama, le ski d’été, les grottes de glace, l’escalade de glace, l’alpinisme, la randonnée glaciaire ou tout autre raison, il y a toujours des risques à prendre en considération. Mis à part la possibilité d’hypothermie, d’engelures ou autres, il y a des risques naturels liés aux glaciers. Les dangers peuvent provenir de leur nature, de leurs caractéristiques et de leur capacité. Les catastrophes qu’ils peuvent provoquer sont, entre autres :
Pour plus d’informations
Formation, destruction et types de neige : http://www.anena.org/5292-nivologie-connaissances-de-base.htm
Échelle d’exposition en terrain avalancheux : http://www.pc.gc.ca/fra/pn-np/mtn/securiteenmontagne-mountainsafety/avalanche/echelle-ratings.aspx
Formation et planification d’une sortie (risques d’avalanches) :
MEDIAGRAPHIE :
Recherche faite par :
Valérie POULIN et Aude ROUSSEAU-RIZZI
Étudiantes au Collège Jean-de-Brébeuf
Révisé en février 2016
Un glacier peut commencer à se déformer donc à avancer quand il a une certaine plasticité qu’il atteint quand il dépasse 50m d’épaisseur. Ainsi, le bas du glacier se déforme, mais les 50 mètres du haut cassent et forment des séracs et crevasses. Le glacier ainsi constitué peut ensuite s’écouler par gravité ou par déformation due à son poids. Sa vitesse et sa direction vont dépendre de la topographie, de sa température, de sa teneur en air, de sa quantité d’eau liquide, des matériaux qu’il transporte, etc.
Les glaciers sont ensuite distingués selon leur température ou selon leur statut de « glacier continental » et le statut de « glacier alpin ». Le critère de température différencie trois types de glaciers. Le glacier tempéré : la glace sous pression peut fondre en partie (>-30°C) et ils se trouvent dans les basses altitudes des montagnes; le glacier froid : la glace ne peut pas fondre (< -30°C) tout au long de l’année et ils se trouvent aux pôles et aux sommets des montagnes; le glacier subpolaire : la température est toujours inférieure à -30°C, mais la zone d’accumulation peut dépasser le point de fusion de la glace pendant les mois chauds. Les glaciers alpins (ou confinés) sont pour leur part distingués par leur morphologie, qui dépend du relief. On obtient ainsi des types pour tous les goûts : le glacier de vallée, le glacier suspendu, le glacier régénéré, le glacier de cirque, le glacier piémont, le glacier côtier et finalement la calotte locale. Les glaciers continentaux (ou non confinés), eux, sont tellement vastes et épais que le relief a peu d’impact sur leur morphologie. Ils ont deux sous-groupes : la calotte glaciaire (étendue inférieure à 50 000km2) et l’inlandsis (étendue supérieure à 50 000km2). (Wikipédia, 2014)
Lorsque vous vous déplacez vers des glaciers que ce soit pour le panorama, le ski d’été, les grottes de glace, l’escalade de glace, l’alpinisme, la randonnée glaciaire ou tout autre raison, il y a toujours des risques à prendre en considération. Mis à part la possibilité d’hypothermie, d’engelures ou autres, il y a des risques naturels liés aux glaciers. Les dangers peuvent provenir de leur nature, de leurs caractéristiques et de leur capacité. Les catastrophes qu’ils peuvent provoquer sont, entre autres :
- Des avalanches par une chute du front glaciaire ou de séracs;
- Des chutes dans les crevasses;
- Des inondations par une fonte excessive ou une débâcle glaciaire (rupture du barrage de glace retenant l’eau de fonte);
- Des chutes de rochers provenant des moraines
- Une destruction des alentours par ensevelissement dû à une surge glaciaire;
- Des affaissements de terrain ou éboulements lorsqu’un déplacement du glacier a eu lieu et qu’une vallée par exemple n’est alors plus soutenue.
Pour plus d’informations
Formation, destruction et types de neige : http://www.anena.org/5292-nivologie-connaissances-de-base.htm
Échelle d’exposition en terrain avalancheux : http://www.pc.gc.ca/fra/pn-np/mtn/securiteenmontagne-mountainsafety/avalanche/echelle-ratings.aspx
Formation et planification d’une sortie (risques d’avalanches) :
- http://www.centreavalanche.qc.ca/prevention/securite
- http://www.anena.org/5946-materiels-de-secours-en-avalanche.htm
- http://www.anena.org/5938-nivologie-et-meteo.htm
- http://www.risquesetsavoirs.fr/spip.php?article84
- http://www.risquesmajeurs.fr/glacier-de-t%C3%AAte-rousse-comprendre-le-ph%C3%A9nom%C3%A8ne-des-poches-deau
MEDIAGRAPHIE :
- Association Nationale pour l’Étude de la Neige et des Avalanches (ANENA), Nivologie, connaissance de base, page consultée le 21 mars 2014. http://www.anena.org/5292-nivologie-connaissances-de-base.htm
- Association Nationale pour l’Étude de la Neige et des Avalanches (ANENA), Secours et équipement, page consultée le 21 mars 2014. http://www.anena.org/5946-materiels-de-secours-en-avalanche.htm
- Association Nationale pour l’Étude de la Neige et des Avalanches (ANENA), Nivologie et météo, page consultée le 21 mars 2014. http://www.anena.org/5938-nivologie-et-meteo.htm
- Centre canadien des avalanches : http://www.avalanche.ca
- CENTRE CANADIEN DES AVALANCHES, Decision Making,page consultée le 4 avril 2014. http://old.avalanche.ca/cac/pre-trip-planning/trip-planner/planning
- CENTRE D’AVALANCHE DE HAUTE-GASPÉSIE, Sécurité hivernale en montagne, page consultée le 21 mars 2014. http://www.centreavalanche.qc.ca/prevention/securite
- CENTRE D’AVALANCHE DE HAUTE-GASPÉSIE, information sur le avalanches, page consultée le 21 mars 2014. http://www.centreavalanche.qc.ca/prevention/informations#manteau
- PARC CANADA, échelle d’exposition en terrains avalancheux,page consultée le 21 mars 2014. http://www.pc.gc.ca/fra/pn-np/mtn/securiteenmontagne-mountainsafety/avalanche/echelle-ratings.aspx
- PARC CANADA, le risque d’avalanche est bien réel, page consultée le 21 mars 2014. http://www.pc.gc.ca/fra/pn-np/mtn/securiteenmontagne-mountainsafety/avalanche.aspx#apprennez
- RISQUES & SAVOIRS, Le risque glaciaire, page consultée le 4 avril 2014. http://www.risquesetsavoirs.fr/spip.php?article84
- RISQUES MAJEURS, Glacier de tête rousse : comprendre le phénomène des poches d'eau, page consultée le 5 avril 2014. http://www.risquesmajeurs.fr/glacier-de-t%C3%AAte-rousse-comprendre-le-ph%C3%A9nom%C3%A8ne-des-poches-deau
- TERRES ARCTIQUES, Grand territoire/ Les périodes glaciaires, page consultée le 25 mars 2014. http://www.terresarctiques.tv/grand-territoire/les-periodes-glaciaires/formation-du-glacier.htm#fr_01_10_01_04
- WIKIPEDIA, Glace, page consultée le 25 mars 2014. http://fr.wikipedia.org/wiki/Glace
- WIKIPEDIA, Glacier, page consultée le 25 mars 4014. http://fr.wikipedia.org/wiki/Glacier
- http://www.avalanche.net.nz/education/Online-Avalanche-Course/Intro.asp
- https://www.comparetravelinsurance.com.au/resources/natural-disasters-guide
- http://avalanche.org/tutorial/tutorial.html
Recherche faite par :
Valérie POULIN et Aude ROUSSEAU-RIZZI
Étudiantes au Collège Jean-de-Brébeuf
Révisé en février 2016