LA NIVOLOGIE LA NEIGE AU SOL, LES METAMORPHOSES

LA NIVOLOGIE
I Composition de l’atmosphère
L’air atmosphérique est composé d’air sec, de vapeur d’eau et d’impuretés. 90% de la masse
atmosphérique se trouve dans les 16 premiers km au dessus du sol.
La composition de l’air sec est de 78 % de diazote, 21% de dioxygène et 1% de gaz rares.
L’eau existe dans l’atmosphère sous 3 états :
Gazeux : vapeur d’eau
Liquide : nuages, pluies, brouillard
Solide : neige grêle
A l’état vapeur, l’eau est invisible et la quantité maximale que l’air peut en contenir dépend de la
température et de la pression de l’air environnant.
- A 0°C, 1m3 d’air peut contenir 4.83 g de vapeur d’eau.
- A 20°C, d’air peut contenir 17,17 g de vapeur d’eau.
II Le processus de formation de la neige
Dans les nuages, la vapeur d’eau se condense sur des particules de quelques microns, les noyaux
de congélation, il y a création de cristaux de glace à des températures de – 20 °C. Lorsque la
température diminue la taille du cristal croit jusqu’à sa chutte.
La forme des cristaux varie selon la température au cours de leur chute d’où l’importance de
l’altitude de « l’isotherme 0°C »
LA NEIGE AU SOL, LES METAMORPHOSES
Le manteau neigeux est constitué des chutes de neige successives tout au long de la saison. Il a
la forme d’un mille feuilles.
Chaque couche va évoluer en fonction des conditions météo extérieures : nouvelles chutes de
neige, vent, pluie, réchauffement ou refroidissement.
Les principaux facteurs de transformation sont d’origine :
- Mécanique : Le vent, le poids des couches
- La température : modification de la géométrie des grains et effet de température.

Les principales étapes de cette évolution sont repérées par 6 types de grains
+ neige fraiche
⁄ particule reconnaissable
● grains fins
□ grains à faces planes
Λ givre de profondeur gobelets
◦ grains ronds
I L’action mécanique
Le changement de forme des étoiles de neige fraiche est provoqué par deux facteurs
mécaniques : Le vent et le poids.
Le poids des couches supérieures qui a pour conséquences la fragmentation puis la destruction
des étoiles qui se transforment en grains fins. Il en résulte un tassement du manteau neigeux.
Le damage des pistes est un exemple de compression artificielle de la neige.
Le vent agit pendant et après la chute de neige. Si la neige de surface est froide, légère et peu
transformée, il dégarnit à certains endroits et accumule à d’autres.
L’efficacité de cette action dépend de la nature des cristaux, les étoiles plus fragiles y seront
plus sensibles que les grains de neige roulée.
Il en résulte une destruction des cristaux (+) qui se transforment en fragments appelés
particules reconnaissables (⁄) qui peuvent être réduits à l’état de fine s particules appelés grains
fins (●).
On observe un tassement de la couche de neige et une augmentation de la masse volumique :
(+) 80/100 kg/m3
(⁄) 180 à 200 kg/m3
(●) 250 à 350 kg/m3
Le vent s’il est assez fort favorise la cohésion des grains fins de neige par la formation de ponts
de glace (frittage) qui sont à l’origine des plaques à vent ou des corniches.

II Actions thermiques
Cette action est commandée par une recherche permanente d’un équilibre entre les 3 phases de
l’eau.
Les métamorphoses dans la neige sèche
Dans ce type de métamorphose, il va y avoir compétition entre deux phénomènes : la vaporisation
d’une partie des grains les plus chauds et la condensation de cette vapeur sur les grains les plus
froids.
Ces deux phénomènes se produisent simultanément et ont des effets antagonistes sur la
métamorphose des grains de neige :
La courbure des cristaux
Si deux surfaces de glace de courbure différente se trouvent à proximité, l’une de l’autre, la
partie convexe est le siège d’une sublimation. La vapeur produite se condense sous forme de
glace sur la partie concave
L’enrichissement des grains de neige en vapeur d’eau a tendance à arrondir les grains de
neige et à faire disparaitre les angles vifs.
Le gradient de température, moteur de la transformation
Le gradient de température d’une couche de neige caractérise la répartition verticale de la
température dans la couche de neige. Plus la différence de température entre la base et le
sommet de cette couche est important, plus le gradient est élevé. On l’exprime en °C/m ou en
°C/cm.

L’abaissement des températures du « bas » vers le « haut » de la couche de neige a tendance à
rendre les grains anguleux. (Effet de gradient).
L’effet de rayon de courbure et l’effet de gradient sont simultanés mais antagonistes, le
premier tend à arrondir les cristaux et le second tend à les rendre anguleux. La prépondérance
d’un effet par rapport à l’autre va déterminer le type de grain de neige qui résultera de la
métamorphose de la neige sèche.
http://www.anena.org/savoir/nivologie/nivologie_connaissance_de_base.html

LES METAMORPHOSES DE FAIBLE GRADIENT 0 °C/cm ≤ G ≤ 0.05 °C/cm
NEIGE SECHE : glace et vapeur
Ici, c’est l’effet de rayon de courbure qui l’emporte sur l’effet de gradient.
La neige récente (+⁄) se transforme partiellement (⁄●) ou totalement en grains fins (●●)
Lorsque la température est à peu près constante dans la couche de neige (les variations ne
dépassent pas 0.05°C/cm), les étoiles de neige se transforment en grains fins qui s’arrondissent
(les grains ont des diamètres de l’ordre de 0.2 à 0.54 mm).
Cette transformation est d’autant plus rapide que la température de la couche est proche de 0°C.
Conséquences :
La cohésion de feutrage disparaît, la neige est plus stable par cohésion de frittage
Le tassement se poursuit donc la densité augmente, elle passe de 80kg/m3 à 250 kg/m3.