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Tests de stabilité dans le système NivoLog

Robert Bolognesi
METEORISK

" Le test de stabilité fait partie des données exploitées par le module d'analyse de NivoLog depuis déjà plusieurs années. Il permet, dans certains cas, d'affiner et de conforter la prévision locale des avalanches, au niveau du couloir comme au niveau du domaine skiable ".

Dès le début des travaux dont NivoLog est issu ( 1986), une attention toute particulière a été portée au choix du jeu de variables à utiliser pour l'estimation de l'instabilité du manteau neigeux. Pendant longtemps, ce jeu de variables n'a comporté que des relevés météorologiques et des observations nivologiques de surface. Ce choix excluait donc l'information relative à la constitution interne du manteau neigeux provenant des sondages par battage, celle-ci se révélant trop discontinue pour effectuer une prévision quotidienne (les sondages étant, en général, des relevés hebdomadaires) et surtout trop peu prédictive de l'instabilité des zones soumises à un déclenchement préventif régulier. Cette absence de données sur la structure du manteau neigeux ne limitait donc en rien les performances du système conçu pour la sécurisation de domaines skiables pratiquant le déclenchement préventif.

Mais à partir de 1998, NivoLog a également été utilisé pour la prévision d'avalanches concernant des routes et ne faisant pas l'objet de déclenchements préventifs. II a semblé alors judicieux d'ajouter au jeu de variables utilisées par le modèle une information sur la structure de la couverture de neige. Le test de stabilité (test du bloc glissant), qui se résume par une seule valeur identifiant bien a priori les situations à risque, a alors été retenu dans le jeu de variables du modèle à titre expérimental.

Codification des résultats des tests de stabilité dans NivoLog

Le résultat du test de stabilité est habituellement exprimé par un code (1 à 7) qui rend compte de la surcharge ayant provoqué la rupture. La codification adoptée pour NivoLog diffère de cette codification traditionnelle : elle indique, en plus de la surcharge à la rupture, l'épaisseur de neige mise en mouvement (fig. 1). 

condition de rupture

Figure 1. Codificotion du résultat du test du bloc glissant dons le système Nivolog. (e désigne l'épaisseur, en centimètres, du bloc qui se détache) Exemple : si un bloc de 80 cm d'épaisseur se détache sous le poids du skieur immobile, le code est : (4 x1000) +80 soit 4080.

Cette codification renseigne sur la probabilité d'avalanche d'une part, en indiquant la surcharge capable de provoquer la rupture, et sur l'ampleur possible de l'avalanche d'autre part, en signalant l'épaisseur de neige mise en mouvement. Elle peut ainsi aider à estimer le risque avalanche et non pas seulement l'instabilité du manteau neigeux.

Saisie des résultats des tests de stabilité dans NivoLog

Le test de stabilité est introduit comme l'un de relevés composant une observation nivologique (figure 2). On rappelle que, dans NivoLog, ces observations nivologiques peuvent être effectuées en différents " site " du secteur géographique sous surveillance ; les tests de stabilité peuvent ainsi être réalisés sur tout site déclaré dans le système et désigné par un " Numéro de site ".

observations nivologiques - NivoLog

Figure 2. Fenêtre de saisie des observations nivologiques dans Nivolog. la variable " CodeStab " désigne le résultat du test de stabilité. Cet exemple fictif montre une observation nivologique standard effectuée sur le site n°l et une observation nivologique réduite avec test de stabilité effectuée sur le site n°9.

Analyse du résultat du test de stabilité dans NivoLog

Les résultats des tests de stabilité sont exploités par le système expert de NivoLog. Pour ce faire, la base de règles a été enrichie de règles portant sur les résultats des tests (la dissociation de la base de connaissances du moteur d'inférence, caractéristique des systèmes experts, rend ces ajouts très faciles). Ces règles participent au calcul de la probabilité d'avalanche, pour autant que le site de test ait été déclaré représentatif de la zone de départ considérée. Autrement dit, le modèle applique systématiquement la règle suivante :

Si          site-test représentatif de site-avalanche
Alors     utiliser le résultat du test
Sinon    ignorer le résultat du test

Cette règle est particulièrement importante car la validité spatiale des tests de stabilité est très limitée. Elle impose que soit associé, à chaque site avalancheux, un site de test représentatif de la zone de départ concernée. Ainsi, parmi les diverses données utilisées dans NivoLog pour décrire un site avalancheux (pente, convexité, rugosité, etc.), figure l'identificateur du site de test représentatif (figure 3).

description des sites avalancheux dans NivoLog

Figure 3. fenêtre de saisie des données décrivant les sites avalancheux dans Nivolog (exemple fictif). À choque zone de déport peut être associé un site de test représentatif.

Le site de test associé à un site avalancheux donné peut être changé pour les besoins de l'analyse, car les contraintes de proximité et de similitude topographique et géographique des sites peuvent varier selon les conditions nivo-météorologiques du moment. Cette possibilité de changement permet, dans certaines circonstances, d'exploiter le résultat d'un unique test pour l'estimation de l'instabilité d'un grand nombre de pente . Après ce contrôle de représentativité, NivoLog active des règles contrôlant la pertinence de l'usage du test de stabilité. Par exemple :

Si        épaisseur-regel non nulle
Alors    ignorer le résultat du test

Cette règle est rendue nécessaire par le fait que la suppression des appuis (et notamment de l'appui aval) des couches de neige résistantes et continues, par la découpe du bloc, peut conduire à surestimer fortement l'instabilité du manteau neigeux. D'autres règles (re)contrôlent les similitudes topographiques des sites de test et des zones de départ, ainsi que les similitude nivologiques si des données nivologiques existent pour les zones de départ. Enfin, une probabilité de déclenchement est attribuée aux couloirs pour lesquel le test est déclaré représentatif et utilisable, en fonction du résultat exprimé selon la codification présentée précédemment. Cette probabilité, concurrente à la probabilité calculée sans considérer le test de stabilité, est utilisée pour établir finalement la probabilité de déclenchement délivrée par le système.

Conclusion

Les tests de stabilité apportent des données qui pourraient s'avérer très intéressantes pour un modèle de prévision locale des avalanches. Ces données présentent en effet de nombreux avantages : elles constituent une synthèse très concise de nombreux paramètres nivologiques, elles sont faciles à stocker et à manipuler par un système informatique, elles se prêtent à de nombreux traitements numériques, y compris au calcul statistique, et surtout, elles équivalent presque à un diagnostic. L'information fournie par un test de stabilité semble donc très intéressante, au moins pour conforter les diagnostics élaborés par un modèle.

Bien sûr, ces tests n'apportent pas LA solution au problème de la prévi sion locale de avalanches, notamment par le fait que leur représentativité spatiale est très limitée et, de plus, relativement difficile à estimer avec précision. L'information fournie par les tests ne peut être utilisée que sous certaines conditions qui dépendent elles même du contexte nivologique du moment. Elle doit donc être utilisée à bon escient : un prétraitement sérieux s'impose avant que cette information ne soit traitée par un modèle.

En dépit de ces réserves, le potentiel prédictif des tests de stabilité semble bien réel et l'exploitation de ce tests constitue l'un des axes de développement actuels du système NivoLog.

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