Le transport de neige par le vent est un des plus importants processus influençant l’accumulation et l’érosion de la neige en altitude.

Ce phénomène est souvent à l’origine du déclenchement d’avalanches accidentelles (plaques). Le Centre d’études de la Neige (CEN) travaille depuis de nombreuses années en collaboration avec la division ETNA d’IRSTEA Grenoble (anciennement CEMAGREF) pour améliorer la connaissance sur ce sujet et sa modélisation.
Un site expérimental de haute altitude (Col du Lac Blanc 2700m) a été installé pour faciliter l’observation du phénomène. Une caméra enregistre des images fixes du site toutes les 2 minutes et permet de visualiser des épisodes de transport de neige par le vent. Sur les vidéos, on peut suivre l’évolution des vagues de neige par vents forts de sud et de nord sur le site expérimental.
Après de nombreuses années de mesures (automatiques et manuelles), une longue série de périodes de transport a été établie. Ces périodes sont documentées avec les enregistrements de paramètres issus des stations automatiques, complété pour certaines par des observations humaines. Dans les dernières années, nous avons étudié les paramètres clefs des périodes de transport, seuils de vent, caractéristiques de la neige de surface. Pour cela nous avons aussi utilisé les périodes de vent fort sans observations de neige transportée. Cette base de données peut utilement être complétée avec les résultats des modèles d’évolution du manteau neigeux. Nous pouvons l’utiliser pour valider et améliorer les modèles en cours de développement. Pour cela nous devons aussi approfondir nos mesures terrains en combinaison avec les paramètres enregistrés en relation avec ce phénomène. De nouveaux développements sont en cours incluant des modèles 3D.

Une autre piste est l’insertion d’un schéma de transport de neige par le vent dans un modèle météorologique à maille très fine.
Ce sujet a fait l’objet d’une thèse (Vincent Vionnet) qui a été soutenue en décembre 2012. En voici le résumé :
Le transport de la neige par le vent est une composante importante de l’interaction entre l’atmosphère et la cryosphère. En zone de montagne, il influence la distribution temporelle et spatiale de la couverture neigeuse au cours de l’hiver et a en premier lieu des conséquences sur le danger d’avalanche.
La modélisation numérique de ce phénomène permet d’étudier les interactions complexes entre le manteau neigeux et le vent et d’en estimer les conséquences de manière distribuée. Dans ce contexte, cette thèse décrit le développement et l’évaluation d’un modèle couplé atmosphère/manteau neigeux dédié à l’étude du transport de la neige par le vent en zone de montagne reposant sur le modèle atmosphérique Meso-NH et le modèle détaillé de manteau neigeux Crocus.

Le transport de la neige par le vent a été étudié sur le site expérimental du Col du Lac Blanc (massif des Grandes Rousses, France). Une base de données d’épisodes de transport couvrant dix hivers a tout d’abord été utilisée pour déterminer les caractéristiques principales de ces épisodes. Des simulations avec le modèle Crocus (non couplé à Meso-NH) ont ensuite montré qu’il était nécessaire de tenir compte des transformations mécaniques des grains de neige induites par le vent afin de simuler une évolution réaliste de la vitesse seuil de transport. Le site expérimental a également été le siège de deux campagne de mesures en 2011 et 2012 visant à collecter de données de validation pour le modèle. Elles renseignent sur les conditions météorologiques près de la surface, sur les quantités de neige transportées et sur la localisation des zones d’érosion et de dépôt de la neige grâce à l’utilisation d’un laser terrestre.

Le modèle de transport de neige par le vent Meso-NH/Crocus a été développé. Il intègre le transport de le neige en saltation et en suspension turbulente ainsi que la sublimation des particules de neige transportée. Un schéma à deux moments permet de simuler l’évolution spatiale et temporelle de la distribution en taille des particules. L’utilisation d’un schéma de couche limite de surface à l’interface entre Meso-NH et Crocus s’est révélé nécessaire pour représenter les forts gradients de concentration en particules de neige observés près de la surface. Meso-NH/Crocus est le premier modèle couplé atmosphère/manteau neigeux capable de simuler de manière interactive le transport de la neige par le vent en zone alpine.

Meso-NH/Crocus a été évalué en relief réel grâce aux données collectées lors de la première campagne de mesure en 2011. La simulation d’un épisode de transport sans chute de neige simultanée montre que le modèle reproduit de manière satisfaisante les principales structures d’un écoulement en relief complexe ainsi que les profils verticaux de vitesse de vent et de flux de particules de neige en suspension près de la surface. En revanche, la résolution horizontale de 50 m est insuffisante pour reproduire avec précision la localisation des zones d’érosion et de dépôt autour du Col du Lac Blanc. La prise en compte de la sublimation réduit la quantité de neige déposée de l’ordre de 5 %.

Les techniques de descente d’échelle dynamique (grid nesting) ont ensuite été utilisées pour simuler un second épisode de transport avec chute de neige. L’augmentation de la résolution horizontale intensifie les contrastes de vitesse de vent entre versants au vent et sous le vent. En revanche, elle modifie peu les quantités et les structures spatiales des précipitations solides autour du Col du Lac Blanc. Lorsqu’il est activé, le transport devient la principale source d’hétérogénéités des accumulations neigeuses.