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-- Le Centre d'Études de la Neige : de la loupe au synchrotron. Quarante ans de recherches
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Par Claude FORGET

Article paru dans la revue de l'ANENA "Neige et Avalanches" N° 91 - septembre 2000

 

 

 

Chaque hiver, des flocons de neige par milliers, par millions, par milliards…. Qui une fois au sol deviennent des grains, une multitude de grains aux formes diverses, grains qui se métamorphosent et fondent, sont plus ou moins fragiles. Ainsi les couches de neige qui sont la parure des montagnes cachent sous leur beauté un danger mortel : l’avalanche.

Alors, pour tenter de connaître le mécanisme de son déclenchement, pour prévenir le risque qu’elle fait courir à l’homme moderne qui, au contraire des anciens, ne craint pas d’aller en hiver sur les cimes, les chercheurs du Centre d’Études de la Neige (unité de recherche spécialisée de Météo-France) développent divers programmes. Leur objectif : percer les secrets de l’évolution de la neige et de la structure du manteau neigeux, les secrets de ces couches qui s’ajoutent les unes aux autres pendant toute une saison d’hiver et où, chute après chute, les grains s’accumulent. Tant de grains ! L’organisation météorologique mondiale en dénombre dix grands types, de l’étoile à l’aiguille en passant par le bâtonnet et la colonne, qui peuvent revêtir des centaines d’aspects différents. Quelle complexité !
Aussi, pour tenter de connaître toujours mieux ces phénomènes, il faut perfectionner sans cesse les laboratoires et les techniques : nouvelles perches sur le site du col du Lac Blanc au-dessus de l’Alpe d’Huez à 2.700 m d’altitude pour l’étude des effets du vent sur le manteau neigeux, installation d’une balise sismique à Saint Christophe en Oisans pour détecter les avalanches qu’on ne voit pas, utilisation du synchrotron de Grenoble pour radiographier des échantillons de neige….
Que de chemin parcouru depuis qu’a été installé au col de Porte un premier laboratoire il y a une quarantaine d’années. C’est en 1959, en effet, que le Centre national de recherches météorologiques, qui venait d’être créé à Grenoble, ouvrait une antenne au Col de Porte. Situé à 1.325 m d’altitude ce laboratoire devait permettre de recueillir des données afin de suivre l’évolution du manteau neigeux. Il s’agissait à l’époque essentiellement d’études hydrologiques. "Nous étions quatre" se souvient Edmond Pahaut, alors qu’aujourd’hui une trentaine de chercheurs travaillent au Cen à Saint-Martin-d’Hères près de Grenoble.
Progressivement les travaux ont été orientés vers l’étude des conditions nivométéorologiques propices au déclenchement des avalanches ; puis arrivent, en 1968, les Jeux Olympiques de Grenoble, et le Cen, collabore à l’assistance météorologique et nivologique mise en place par Météo-France à l’occasion de cet événement. Et la spécialisation du Cen se précise. En 1970, à la suite d’une avalanche particulièrement meurtrière à Val d’Isère, les pouvoirs publics s’émeuvent et confient à Météo-France la prévision du risque d’avalanche. Une difficile mission ! Et dès l’hiver suivant, les premiers bulletins sont élaborés en collaboration avec le centre régional de Lyon et l’antenne spécialisée montagne de Grenoble, tandis que, dans le même temps, des programmes de recherches sont menés notamment sur la structure de la neige, sur les types de grains et leurs métamorphoses sous l’action des conditions météorologiques. À cet effet un laboratoire-chambre froide est installé en 1974 au Col de Porte, l’année suivante ce sont les premiers essais de modélisation du manteau neigeux, puis, en 1978, c’est la mise au point d’un capteur de neige à ultrasons destiné à équiper de futures stations automatiques de mesures.
Car il apparaît très vite essentiel, pour pouvoir apprécier l’évolution globale de la situation nivologique sur les Alpes, de collecter le plus de données possibles, non seulement dans les stations de ski mais aussi en altitude où l’observation humaine est impossible. Et une première station automatique est installée au-dessus de La Plagne en 1982 ; le début de la mise en place d’un réseau, baptisé "Nivose", capable d’apporter un complément d’informations sur des paramètres essentiels comme le vent, la température, l’épaisseur de la couche de neige au sol. Ainsi va-t-on pouvoir savoir ce qui se passe en haute montagne quand sévissent les tourmentes.
Aujourd’hui ce réseau compte une vingtaine de stations situées jusqu’à 3.100 mètres d’altitude. Fonctionnant grâce à l’énergie solaire, elles transmettent leurs données par satellite.

-- D'abord la recherche : outil numérique et modélisation
  Ces nouveaux moyens permettent de rendre plus précise la prévision du risque d’avalanche dont la responsabilité, en 1985, est confiée aux dix centres météorologiques de montagne afin de mieux prendre en compte les particularités locales. Depuis, les bulletins sont donc départementaux, le Cen conservant un rôle de coordinateur national technique. Outre cette fonction de coordination opérationnelle, le Cen assure l’archivage des données et collabore au “point focal Alpes”, la cellule activée en cas de risques élevés (une cellule analogue a été créée pour les Pyrénées).
Cette nouvelle répartition des tâches marque un grand tournant dans l’histoire du Cen.
Désormais, avec un effectif en chercheurs notablement accru, il va pouvoir consacrer la quasi totalité de ses moyens humains et matériel à la recherche. Recherche de plus en plus fine avec l’utilisation d’outils numériques d’analyse et d’aide à la prévision et, en 1984, la construction d’une seconde chambre froide, cette fois dans les locaux de Saint-Martin-d’Hères.
Arrivent les années 90 qui vont être marquées, grâce à l’informatique, par d’importants progrès dans le domaine de la prévision du risque d’avalanche. C’est essentiellement le développement de Safran/Crocus/Mepra, une chaîne de modèles simulant le comportement de la neige. De jolis noms pour une technique de pointe : Safran calcule, notamment avec les informations fournies par les stations automatiques Nivose, les paramètres météorologiques caractéristiques sur un massif pour différentes altitudes, expositions et pentes. Crocus simule à partir des conditions météo la plupart des processus se produisant au sein du manteau neigeux. Et c’est ainsi que le couplage Safran/Crocus permet d’approcher la très grande variabilité du manteau neigeux dans l’espace montagnard et d’assurer un suivi régulier de la situation dans les zones couvertes ou non par des observations. C’est alors qu’intervient Mepra, modèle qui associe connaissances expertes, études statistiques et résultats des simulations de Crocus pour estimer la stabilité du manteau neigeux, la nature du risque d’avalanche (déclenchement spontané ou provoqué par un skieur) et son niveau d’intensité. Opérationnelle en 1992, la chaîne Safran/Crocus/Mepra fut utilisée pour la première fois en conditions réelles à l’occasion des Jeux Olympiques d’Albertville.
-- Une réputation internationale
  Au cours des années suivantes ces outils se sont enrichis de modules de prévision et ont permis de réaliser de nombreuses études dans des domaines voisins : hydrologie ni-vale, évaluation de l’impact d’un changement climatique sur l’en-neigement, etc. Aujourd’hui, Safran/Crocus/Mepra constitue pour les prévisionnistes montagne un outil d’aide à la décision précieux permettant d’estimer le degré d’instabilité d’un manteau neigeux et du risque d’avalanche qui en résulte. Une dizaine d’équipes de recherche utilisent actuellement le modèle Crocus du Cen et la chaîne de prévision Safran/Crocus/Mepra a été adoptée par les services météorologiques islandais. Elle intéresse également les Espagnols, les Polonais et les Bulgares.
Précisons que le Cen collabore avec de nombreux centres de recherches et laboratoires français et internationaux, notamment le Cemagref à Grenoble, l’Institut fédéral suisse pour l’étude de la neige et des avalanches, les universités de Berne, Calgary et Vancouver.
En quelques années, le Centre d’Études de la Neige de Météo-France a acquis une réputation internationale. Enfin il assure le développement et le suivi des applications informatiques opérationnelles ainsi que la formation des prévisionnistes et professionnels dans le domaine de la neige.
-- Neige et vent : des phénomènes complexes
  AAméliorer sans cesse la qualité de la prévision du risque d’avalanche tel est l’objectif et le souci essentiel du Cen. Et bien évidemment les problèmes que posent le transport de la neige par le vent sont d’une importance capitale, aussi font-ils l’objet d’études très poussées depuis un peu plus d’une dizaine d’années. Études absolument indispensables car en montagne l’action du vent est particulièrement importante, presque permanente ; vent du nord, vent du sud qui forment congères et corniches, compactent la neige, la déplacent, la balayant ici, l’accumulant là. Autant de phénomènes dont les conséquences sont considérables sur la nature du manteau neigeux et donc sur sa stabilité. Aussi le mécanisme de l’action du vent sur la neige intéresse-t-il au plus haut point les chercheurs qui doivent absolument le prendre en compte dans les modèles de prévision des risques d’avalanches.
C’est pourquoi, un site particulièrement approprié a été choisi et équipé. Il s’agit du col du Lac Blanc à 2.700 m d’altitude sur le versant occidental du massif des Grandes Rousses au-dessus de l’Alpe d’Huez. Un col élevé, à peine marqué sur un dôme où tempêtes du nord et du sud se déchaînent en toute liberté... L’idéal !
Aussi, un laboratoire très perfectionné y a-t-il été créé ; il est équipé d’un ensemble de capteurs nivométéorologiques qui permettent de mesurer en continu un certain nombre de paramètres concernant le vent, ainsi que d’un système de mesure d’un profil de hauteur de neige par ultrasons. Ces mesures sont effectuées pendant les périodes ventées avec ou sans chute de neige, les caractéristiques du site permettant de suivre ce qui se passe aussi bien là où la neige s’accumule que là où elle est soufflée. Des radars détectent le passage et la vitesse des particules de neige, et un ordinateur abrité dans un chalet engrange toutes les données en temps réel…. Ce site remarquable est utilisé également par les spécialistes de la neige du Cemagref (Centre national du machinisme agricole, du génie rural, des eaux et de forêts).
Ce laboratoire permet aussi d’observer comment les grains de neige se transforment sous l’action du vent, grâce à l’analyse en chambre froide d’échantillons prélevés sur le site. Ce qui a permis de voir comment les cristaux transportés sont concassés par le vent qui réduit leur taille et favorise leur agglomération formant ainsi corniches et plaques à vent. Formation dont la rapidité dépend de la vitesse du vent mais aussi de la taille des grains de neige.
Ainsi peut-on désormais prendre en compte ces données dans les modèles de prévision des risques d’avalanches, ainsi peut-on prévoir les périodes critiques de formation des plaques à vent, de ces plaques sournoises qui sont à l’origine de tant de déclenchements accidentels et mortels !
Ces observations faites pendant plusieurs saisons ont permis de mettre au point deux applications : Ventôse, qui utilise les données de vent enregistrées au Col du Lac Blanc pour prévoir à échéance de 24 heures la vitesse et la direction du vent sur le site.
Protéon (Prévision de l’Occurrence de Transport Eolien de la Neige) qui permet de prendre en compte les caractéristiques morphologiques de la neige de surface et, en fonction du vent estimé par Ventôse ou Safran, de prévoir, par pas de six heures, l’occurrence et l’épaisseur de la neige qui sera mobilisée par le vent. Les résultats de ces études seront progressivement intégrés aux modèles opérationnels (Safran/ Crocus/Mepra).
-- Neige et vent : intégrer le relief
  Protéon et Ventôse ont fait progresser la prévision des risques d’avalanches, "mais il faut aller plus loin" dit Eric Martin Directeur du Cen.
En effet cette description reste générale, ne prend pas en compte les spécificités du terrain, qui jouent un rôle essentiel. Les montagnards le savent bien ; ils savent par expérience que les plaques ne se forment pas forcément là où on les attend à cause d’une particularité du relief. Une crête secondaire par exemple. Pour progresser, faire des analyses plus précises, les équipes du Cen et du Cemagref se sont lancées dans de nouveaux travaux, cofinancés par l’État et la région Rhône-Alpes. C’est le projet Venrec dont l’objectif est d’étudier la répartition du manteau neigeux sur un relief complexe soumis aux effets du vent. C’est pourquoi l’équipement du laboratoire d’altitude du Col du Lac Blanc a été complété l’an dernier : nouvelles perches à neige, nouveaux détecteurs acoustiques de transport et de mesure de vitesse de vent etc. Un équipement très perfectionné qui permet de suivre l’érosion comme l’accumulation de la neige dans deux zones situées de part et d’autre du site.
Les résultas obtenus donnent désormais aux chercheurs la possibilité d’améliorer les modèles actuels de prévision du risque d’avalanche. Et la tâche des guides de montagne, des responsables de la sécurité des pistes des domaines skiables et des secouristes sera facilitée.
"Des résultats qui pourraient également, précise Eric Martin, être utilisés par les services de l’équipement pour régler les problèmes de viabilité hivernale sur les routes exposées aux congères et pour étudier éventuellement de meilleurs tracés."
Par ces nouvelles recherches, le Cen espère détecter et évaluer toujours mieux le risque d’avalanche, espère améliorer la qualité de ses prévisions. Un objectif ambitieux, difficile, qui pousse le Cen à innover sans cesse.
Le C.E.N. (suite)
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