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Le risque avalanche

Le phénomène avalanche

Les avalanches présentent de multiples visages : elles apparaissent dans des conditions météorologiques variées (fortes chutes de neige, redoux, pluie, etc.), dans des sites très divers (petit couloir ou ensemble d'un versant), et peuvent avoir des causes très différentes (passage d'un skieur, transformation du manteau neigeux, déclenchement volontaire, etc.). Pour mieux comprendre ce phénomène, voici tout d'abord les réponses à quelques questions essentielles.

Quelques questions

Qu'est-ce qu'une avalanche ?

Une avalanche correspond à un déplacement rapide d'une masse de neige sur une pente, provoqué par une rupture du manteau neigeux. Les trois caractéristiques principales du phénomène « avalanche » sont donc :

la neige : neige et avalanche sont indissociables. Une avalanche ne se produit que si la neige est présente en quantité suffisante et que sa qualité la favorise ;

la pente : la pente du versant doit être suffisante dans la zone de départ de l'avalanche. Une avalanche se déclenche et se propage sous l'effet de son poids et cette action est proportionnelle à la pente ;

la rapidité : une avalanche est un phénomène rapide. Elle se déplace à des vitesses variant de quelques mètres par seconde (environ 10 km/h) à plus de 100 m/s (plus de 350 km/h). Les déplacements lents du manteau neigeux sous l'effet de la gravité - la reptation - ne sont pas des avalanches.

Pourquoi les avalanches ?

Sur un versant, la neige accumulée forme une couche hétérogène
(le manteau neigeux dont l'équilibre est plus ou moins précaire [voir ci-dessous]).

  La stabilité du manteau neigeux
La stabilitédu manteau neigeux

La stabilité du manteau neigeux

Une portion du manteau neigeux sur une pente peut être très schématiquement assimilée à un bloc de neige. Ce bloc est stable tant que toutes les forces qui tendent à le retenir (R) sont supérieures à toutes les forces qui tendent à le faire glisser (T).
Les forces qui « retiennent » le bloc sont essentiellement les frottements sur le sol ou sur les cotés du bloc, les frottements entre les couches de neige et la résistance de la couche de neige elle-même (la cohésion).
Les forces qui « tirent » le bloc dépendent de son poids et de la pente. Si le bloc devient plus lourd (neige plus mouillée, nouvelle chute de neige, surcharge par un skieur, surpression liée à une explosion, etc.) les forces qui tirent le bloc augmentent et peuvent entraîner le décrochement.

Cet équilibre dépend de multiples facteurs parmi lesquels la qualité de la neige, la pente, la nature du sol, la végétation. Il peut se rompre spontanément, du fait de l'évolution de la neige ou à la suite d'une perturbation extérieure comme le passage d'un skieur.
Lorsque l'équilibre du manteau neigeux est rompu, un volume variable de neige (de quelques dizaines de mètres cubes à plusieurs centaines de milliers de mètres cubes) se met en mouvement et se propage sous l'effet de la gravité : c'est l'avalanche.

La neige et ses métamorphoses

Qu'est-ce que la neige ?

La neige est la composante essentielle des avalanches et ses caractéristiques conditionnent à la fois la probabilité d'apparition des avalanches et leurs caractéristiques propres. C'est un matériau complexe, constitué de glace, d'eau et d'air. Il peut évoluer très rapidement au cours du temps mais aussi dans l'espace.

Le terme « neige » désigne à la fois les flocons durant leur chute et leur accumulation au sol. La compréhension des avalanches nécessite de dissocier ces deux acceptions du terme.

La neige au cours de sa chute

Les flocons de neige sont constitués de cristaux et de grains de glace qui se forment dans les nuages. Ils sont donc composés pour l'essentiel de glace et d'air. Selon les températures au sein du nuage, ces cristaux acquièrent des formes variées et peuvent se transformer au cours de leur chute.

La formation de la neige

Les nuages sont formés de vapeur d'eau et de micro-gouttelettes qui restent liquides à des températures largement inférieures à 0°C (ce phénomène est appelé surfusion). Cet état de surfusion est très instable. La présence de particules (poussières, pollens, etc.), en suspension dans le nuage, provoque la formation de cristaux de glace et leur croissance par agrégation des gouttelettes d'eau avoisinantes. Selon la température, les cristaux de glace auront des formes variables. La forme « en étoile », bien connue, est ainsi caractéristique de cristaux se formant avec de basses températures (inférieures à 12°C).

  La croissance des cristaux de glace
La croissance des cristaux de glace

Au cours de leur chute, les cristaux peuvent évoluer sous l'effet des variations de température et du vent. Ils donneront naissance à des « grains » de glace. On distingue habituellement six types de cristaux et de grains de glace.

La neige au sol : le manteau neigeux

Lorsqu'ils parviennent au sol, les flocons s'accumulent pour former le manteau neigeux. Selon la température, la masse volumique de la neige qui se dépose varie de 20 kg/m3 (on parle de poudreuse) à 200 kg/m3 (on parle de neige lourde). La masse volumique moyenne de la neige lors des précipitations est de 100 kg/m3 (à titre de comparaison, la masse volumique de l'eau est de 1 000 kg/m3). La couche de neige fraîche se superpose aux couches plus anciennes qui ont déjà subi des transformations. Le manteau neigeux est donc formé d'une superposition de couches qui ont des caractéristiques différentes.

Le manteau neigeux évolue au fil du temps. Il se tasse sous son propre poids et sous l'action du vent ; il se transforme, notamment sous l'action du soleil, des variations de température, des précipitations. Sa masse volumique peut augmenter pour atteindre 500 kg/m3. Certaines des transformations subies par le manteau neigeux tendent à le stabiliser, d'autres à le fragiliser. Ces évolutions peuvent ainsi favoriser le déclenchement d'avalanches ou, au contraire, diminuer les probabilités de déclenchement.

Les métamorphoses de la neige

Le manteau neigeux se transforme en permanence, de son dépôt à sa fonte. Ces transformations traduisent des actions mécaniques et thermodynamiques complexes à l'échelle des grains de glace. Il existe trois modes de métamorphose de la neige dans le manteau neigeux. Deux concernent les neiges sèches, le troisième les neiges humides.

Métamorphose de la neige sèche

Les couches de neiges sèches sont soumises à des phénomènes complexes de transfert de matière par sublimation et condensation. Si la différence de température au sein du manteau neigeux est faible, ces mécanismes favorisent l'apparition d'une cohésion de frittage, c'est-à-dire la soudure des grains de glace entre eux. La cohésion de frittage est d'autant plus forte que les grains sont petits. Si la différence de température est forte, les cristaux évoluent pour donner des grains assez gros, plus ou moins pyramidaux (les gobelets). Ils constituent des couches sans cohésion, fragiles.

Métamorphose de la neige humide

L'évolution de la neige humide conduit à la formation de grains ronds, de grandes dimensions. Ils constituent des couches denses mais de faible cohésion.

  Métamorphoses de la neige
Métamorphoses de la neige

Les grands types d'avalanche

La classification des avalanches est un exercice difficile, tant il peut y avoir d'avalanches différentes, selon que l'on considère le type de départ, le type de neige ou encore les caractéristiques durant leur propagation. Si l'on prend en compte ces dernières, on peut distinguer trois grands types d'avalanche :

Les avalanches en aérosol

Ces avalanches sont constituées d'un nuage formé d'air et de neige (l'aérosol) qui dévale une pente à des vitesses pouvant atteindre 110 m/s (400 km/h). À l'avant de ces avalanches se développent des ondes de pressions (analogues à celles qui accompagnent une explosion) pouvant être très destructrices. La trajectoire des avalanches en aérosol n'est pas déterminée uniquement par le relief et elles peuvent remonter sur le versant opposé.

En France, les avalanches en aérosols sont moins nombreuses que celles des autres types mais ne sont pas des phénomènes exceptionnels. Elles se produisent lorsque de la neige fraîche et sèche est tombée en abondance.

  Les avalanches en aérosol
Les avalanches en aérosol

Les avalanches coulantes ou denses

Ces avalanches sont formées par de la neige qui coule sur un versant ou dans un couloir. Cet écoulement est beaucoup plus lent (rarement plus de 100 km/h) que celui des avalanches en aérosol ; ses caractéristiques sont très diverses en fonction de la qualité de la neige qui le constitue.

Les avalanches coulantes sont les plus nombreuses parmi celles observées en France. Elles sont formées de neige humide et dense.

  Les avalanches coulantes ou denses
Les avalanches coulantes ou denses

Les avalanches mixtes

Ces avalanches comportent à la fois un aérosol important et un écoulement notable de type avalanche coulante. Les deux composantes peuvent évoluer et se propager ensemble ou devenir indépendantes et suivre des trajectoires distinctes. Il s'agit donc de phénomènes complexes.

Il est fréquent que des avalanches en aérosol entraînent de la neige au sol. De même, les avalanches coulantes peuvent s'accompagner d'un
« panache » de neige. Il ne s'agit pas pour autant d'avalanches mixtes. Sous nos latitudes, les avalanches de grande ampleur sont souvent des avalanches mixtes.

Les types de départ

Pour les trois types d'avalanche cités ci-dessus, le manteau neigeux peut se rompre de diverses manières. Il existe deux grands types de rupture : le départ en plaque et le départ ponctuel.

Le départ en plaque est provoqué par une cassure linéaire qui limite la zone de départ. Si la cohésion du manteau neigeux est faible, le départ est souvent ponctuel. Le manteau neigeux se rompt à partir d'un point unique.

   Départ en plaques
Départ en plaques

   Départ ponctuel
Départ ponctuel

Quelques précisions

La sublimation est le passage de la phase solide à la phase vapeur d'un corps chimique, sans transition par une phase liquide. Il s'agit donc ici de la transformation directe de la glace en vapeur d'eau.

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