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Posté par Adrien le Mardi 21/11/2017 à 00:00
Un nouveau modèle pour estimer l'impact du dépôt d'impuretés absorbantes sur l'évolution du manteau neigeux
Afin de simuler l'impact du dépôt d'impuretés atmosphériques absorbant la lumière sur le comportement du manteau neigeux, des chercheurs du Centre national de recherches météorologiques (CNRM, CNRS / Météo-France) et de l'Institut des géosciences de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...) (IGE/OSUG, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / IRD / UGA / INPG) ont mis au point (Graphie) un nouveau modèle. Ils ont montré que celui-ci reproduisait de manière satisfaisante l'évolution observée du manteau neigeux sur le site expérimental du Col de Porte pendant l'hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.) 2013-2014, ce qui leur a permis de quantifier l'impact du dépôt d'impuretés absorbantes. Il s'avère que l'impact direct de ce dépôt contribue pour plus de 80 % à son impact total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une...), le reste étant lié aux effets indirects de transformation interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à...) du manteau neigeux dus à ces impuretés.


Dépôts de sable saharien autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) du col du Lautaret (Alpes françaises), 31 mars 2016. Au-dessus du col, les précipitations neigeuses ont déjà recouvert ce dépôt. © Pascal Hagenmuller, CNRM

Les impuretés absorbant la lumière qui se déposent sur le manteau neigeux (poussières désertiques, suies, résidus de combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.), particules atmosphériques, débris végétaux, etc.) altèrent la blancheur de la neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être...). En modifiant sa capacité à réfléchir le rayonnement solaire (En plus des rayons cosmiques (particules animées d'une vitesse et d'une énergie extrêmement élevées), le Soleil rayonne des ondes électromagnétiques dont le spectre...), ceci a pour effet direct d'accélérer la fonte de la neige. Ces dépôts ont également des conséquences indirectes sur les transformations internes du manteau neigeux, qui gouvernent également la réponse du manteau neigeux aux conditions atmosphériques, son évolution dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) et notamment le risque d'avalanches, avec des effets en cascade sur le devenir des glaciers, des calottes polaires et les ressources en eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.).

Du fait de l'imbrication de multiples processus simultanés dans la neige, il n'est pas possible de prédire intuitivement l'impact du dépôt d'impuretés sur l'évolution de la neige et le recours à la modélisation numérique s'avère nécessaire.


Coupe verticale faite dans le manteau neigeux et montrant plusieurs couches colorées dues à des dépôts de sable (verticalement, sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois les mesures in...) de battage utilisée ici comme repère). © Pascal Hagenmuller, CNRM
Les chercheurs du CNRM et de l'IGE ont ainsi introduit dans Crocus, un modèle multi-couches du manteau neigeux, une représentation détaillée des processus atmosphériques de dépôt des impuretés, de leur devenir au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des mammifères qui...) du manteau neigeux (concentration par tassement, entraînement par l'eau de fonte, etc.) et de leur effet sur le bilan d'énergie et l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux...) du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) solaire. Ce nouveau modèle permet de simuler l'effet de ces dépôts sur le comportement global du manteau neigeux, mais également ses transformations internes.

Une expérience de modélisation a été menée en utilisant les données acquises au site expérimental du Col de Porte (1325m, Chartreuse) pendant l'hiver 2013-2014. Les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...) météorologiques du site, complétées par des estimations de flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie,...) de dépôt d'impuretés provenant de modèles atmosphériques incluant une représentation explicite de ces impuretés, ont été utilisées pour alimenter le modèle Crocus. Les résultats ont été évalués au regard de l'évolution observée du manteau neigeux, tant pour la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) que pour les propriétés radiatives de la neige (albédo). Le modèle reproduit raisonnablement les observations et permet d'appréhender quantitativement l'impact des impuretés sur le comportement de la neige. Par exemple, au cours de la saison (La saison est une période de l'année qui observe une relative constance du climat et de la température. D'une durée d'environ trois mois (voir le tableau Solstice et Équinoxe ci-dessous), la saison...) 2013-2014 marquée par plusieurs épisodes de dépôts de poussières sahariennes, les simulations montrent que la date de fonte du manteau neigeux est avancée de 9 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son...) par rapport à un manteau neigeux demeurant propre. L'effet direct du dépôt des impuretés (souillure de la neige) contribue à hauteur de plus de 80 % de leur impact total, une fraction plus faible mais non négligeable étant liée aux effets indirects de transformation interne du manteau neigeux par la présence des impuretés.

Ces résultats ouvrent de nombreuses perspectives pour mieux appréhender l'impact des impuretés atmosphériques sur la neige dans le domaine de l'étude du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de...), des ressources en eau et de la prévision d'avalanches.

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Source: CNRS-INSU