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| 2/ La formation de la neige fraîche |
Les cristaux de neige fraîche se forment dans les nuages à partir de la vapeur d'eau qui y est présente. Celle-ci se condense en glace sur des impuretés (poussières, particules salines, végétales, etc.) qui se trouvent dans le nuage et que l'on appelle noyaux de congélation. Ainsi naissent les germes de glace, point de départ des cristaux de neige fraîche. Ces germes de glace vont en effet grossir en se "nourrissant" de la vapeur d'eau du nuage, tout en respectant une symétrie hexagonale que l'on retrouve donc dans tous les cristaux de neige fraîche. En fonction de la température de l'air du nuage, cette croissance se fait selon des axes différents, ce qui explique l'origine des trois formes originelles : étoile, plaquette et aiguille (ou colonne). Naturellement, les températures dans un nuage varient, le cristal en tombant rencontre de nouvelles conditions de température. De ce fait, un même cristal peut avoir des formes combinant les trois principales, voire ne plus leur ressembler tant les combinaisons peuvent être complexes.
La neige roulée est un cas particulier puisqu'elle se forme à partir des gouttelettes d'eau liquide (et non à partir de la vapeur d'eau) présentes dans le nuage (malgré sa température négative). Ces gouttelettes gèlent sur le cristal de neige à son contact et lui donne un aspect "boursouflé". La neige roulée (aussi appelée grésil) ressemble aux boules de mimosa. Sa principale caractéristique est son absence de cohésion qu’elle conserve longtemps au sein du manteau neigeux lorsqu’elle est enfouie.
Autre cas particulier : le givre de surface . Il se forme à la surface du manteau neigeux.
Il ne tombe pas du ciel comme la neige, mais pousse comme de l'herbe, lors des nuits froides et par ciel clair, quand l'air est suffisamment humide. Lui aussi n'a pas de cohésion.
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| 3/ Les transformation de la neige au cours de sa chute |
La neige peut déjà faire l'objet de transformations qui expliquent que lorsqu'elle arrive au niveau du sol, elle peut ne plus ressembler aux cristaux de neige fraîche.
Le vent a une action destructive sur les cristaux de neige. En soufflant, il provoque des chocs de cristaux les uns contre les autres. Ces chocs peuvent être suffisamment forts pour casser les parties les plus fragiles des cristaux de neige fraîche (branches d'étoile, aiguilles, etc.).
De même, si au cours de sa chute, le cristal rencontre une température positive, il peut commencer à fondre et donc à perdre sa forme originelle. La neige qui arrive au sol est donc humide et ne ressemble plus au cristal de départ.
Ces deux facteurs expliquent que les neiges qui viennent de tomber peuvent avoir des caractéristiques très variables en fonction des conditions météorologiques (vent et température mais aussi humidité) au moment de leur chute. |
| 4/ Les facteurs de transformation de la neige au sol |
Tout au long de l'hiver, les chutes de neige s'accumulent sur le sol puis les unes sur les autres et constituent le manteau neigeux : un empilement de couches de neige sur le sol. Chacune d'elles, plus ou moins épaisse, va ensuite évoluer, se transformer puis disparaître en fondant. Ces transformations se produisent sous l’effet de facteurs mécaniques et thermiques.
4.1 Facteurs mécaniques
Le vent a le même type d'action qu'au cours de la chute de neige, mais il concerne la neige qui est à la surface du manteau neigeux . En effet, le vent peut, s'il est assez fort, arracher les cristaux ou grains de neige de la surface du manteau neigeux et les transporter plus loin. Au cours de ce transport et au moment du dépôt, les chocs entre cristaux et grains brisent les parties les plus fragiles. La neige transportée par le vent acquiert une cohésion de frittage qui peut être importante .
Par ailleurs, au cours d'une chute de neige, les cristaux arrivés les premiers sont peu à peu recouverts par les suivants, qui ont un certain poids. Si ce poids est suffisant, il peut casser les parties plus fragiles des premiers cristaux, de la même façon que le vent.
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| le vent arrache les cristaux ou grains de neige |
cohésion de frittage |
4.2 Facteurs thermiques
Une couche de neige peut être caractérisée par la température de la neige à son sommet, par celle de la neige à sa base (le plus souvent moins froide) et par son épaisseur. Le gradient de température est le rapport entre la différence de température entre le sommet et la base de la couche, et l'épaisseur de cette couche de neige. Un faible gradient signifie que la température ne varie presque pas quand "on se déplace" verticalement dans la couche, alors qu'un fort gradient signifie que la température varie très rapidement. Ainsi, si la couche de neige est épaisse, il faudra une grande différence de température entre son sommet et sa base pour avoir un fort gradient. Par contre si la couche de neige n'est pas très épaisse, il suffira d'une petite différence de température pour avoir le même fort gradient. On distingue deux grands types de transformations (appelées aussi métamorphoses). La métamorphose de faible gradient (< 5°C/m) a pour conséquence d'arrondir les grains, de réduire leur taille et de donner une cohésion de frittage à la couche concernée. La métamorphose de moyen (entre 5 et 20°C/m) et fort gradient (> 20°C/m): ses effets sont exactement opposés à la précédente. Des angles se forment sur les grains, qui deviennent donc anguleux, la taille des grains ne diminue pas et peut augmenter. La couche de neige qui en résulte n'aura plus qu'une très faible cohésion, voire aucune cohésion.
Par ailleurs, l'eau (sous forme liquide), qu'elle provienne de la fonte de la neige ou de la pluie, qui s'infiltre entre les grains de neige d'une couche a pour effet de les arrondir et d'en augmenter la taille, au fur et à mesure des cycles gel-dégel. |
| 5/ Les métamorphoses de la neige |
| La neige n'est pas un matériau inerte. De sa chute à sa fonte, elle ne cesse de se transformer sous l'effet des conditions météorologiques (qui, entre autre, influencent le gradient de température). Les cristaux et les grains se modifient, évoluent et passent d'une forme à une autre. Après avoir vu les différents facteurs à l’origine des transformations, voyons-en maintenant l’ordre.
5.1 Les métamorphoses de la neige sèche
La neige sèche est la neige qui ne contient pas d'eau sous forme liquide. Elle englobe les cinq premières familles de cristaux et grains vus plus haut. Pendant ou après une chute de neige, le vent casse les parties fragiles des cristaux. Il transforme donc les cristaux de neige fraîche en particules reconnaissables, voire en grains fins. Le poids des couches aura le même type d'effet, mais son influence s'arrêtera au stade de particules reconnaissables. La suite des métamorphoses se passera exclusivement sur le sol. Le devenir des particules reconnaissables va dépendre de la valeur du gradient de température de la couche concernée :
- par faible gradient, elles vont se transformer en grains fins ;
- par moyen gradient, elles vont se transformer en grains à faces planes ;
- par fort gradient, elles se transformeront en grains à faces planes (passage intermédiaire obligé) puis en gobelets.
Ces transformations sont irréversibles : il n'y a pas de retour en arrière possible.
La dernière transformation de la neige sèche concerne les grains fins. Quand une couche de grains fins est soumise à un moyen (ou fort) gradient de température, ces grains peuvent se transformer en grains à faces planes (ou en gobelets), à une condition : que la masse volumique des grains fins de départ soit inférieure à 300-350 kg/m3. Dans le cas contraire, la trop faible quantité d'air dans la couche de neige ne permet pas l'établissement d'un gradient moyen ou fort. La transformation grain fin - face plane est réversible : des grains à faces planes soumis à un faible gradient peuvent s'arrondir et donner des grains fins.
La neige roulée et le givre de surface ont un comportement particulier : ils sont insensibles aux métamorphoses de la neige sèche.
5.2 La métamorphose de la neige humide
Le facteur qui intervient dans ce cas est unique : l'eau sous forme liquide. Le résultat de ce type de métamorphose aussi : le grain rond. Par contre, tous les grains sont concernés (sauf les cristaux de neige fraîche, qui se transforment en fait quasi-immédiatement en particules reconnaissables). On remarquera que pour les trois derniers cas, la métamorphose de la neige humide est la seule transformation possible. Le grain rond est donc le dernier stade d'évolution de la neige, avant sa disparition par fonte. |
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NEIGE 
