Météorologie en générale/La neige et ses transformations

La naissance des cristaux

Les cristaux de neige naissent et se développent au sein des nuages à température nettement négative. Sous l'action de mouvements ascendants au sein de l'atmosphère, de la vapeur d'eau provenant des couches basses de l'atmosphère remonte vers des couches atmosphériques d'altitude plus élevée. Elle s'y condense alors sur les microscopiques poussières en suspension dans l'air, soit sous la forme de micro-gouttelettes d'eau en surfusion(1) soit sous celle d'un microscopique germe(2) de glace : c'est la naissance du cristal. Débute ensuite sa phase de croissance : de la vapeur d'eau continue à se condenser sur le germe de glace initial, en provenance des micro-gouttelettes d'eau liquide surfondue également présentes dans le nuage, par effet Bergeron. La taille du cristal passe ainsi de quelques micromètres(3) à quelques millimètres. Sa forme dépend principalement de la température à laquelle il se développe. On observe trois formes types : les étoiles, les plaquettes, les aiguilles et colonnes.

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Du cristal à l'eau vive : un matériau " vivant "

La neige est un matériau en constante évolution. Depuis leur accumulation au sol jusqu'à leur fonte, les cristaux de neige se transforment sous les effets conjugués de différents paramètres météorologiques, comme le vent, la température, l'humidité, l'ensoleillement, la pluie, etc. Ces transformations - ou métamorphoses - sont continues. Lorsque la température de la neige est inférieure à 0 °C, les cristaux de neige fraîche évoluent vers des formes granuleuses, arrondies ou au contraire anguleuses, dont le diamètre varie généralement entre 0,2 et 2 mm. Lors de la fonte, la température de la neige est de 0 °C et l'eau liquide, alors présente dans la neige, transforme les grains de neige en gros grains arrondis.

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La collection de photographies ci-après présente les principaux types de grains de neige. On peut les regrouper en deux grandes familles : la neige récente et la neige évoluée.

Les clichés ont été pris en chambre froide sous une loupe binoculaire par les chercheurs du Centre d'études de la neige de Météo-France. 

Neige récente

De quelques heures à quelques jours après la chute de neige, selon les conditions météorologiques (avant tout la température et le vent).

Étoile de neige fraîche. Plusieurs millimètres de longueur et quelques centièmes de millimètres d'épaisseur. Ces belles étoiles forment une couche de neige poudreuse, plus ou moins légère selon la température de l'air et la force du vent durant la chute.(Agrandir l'image) Plaquette hexagonale. Autre forme classique de neige fraîche. Elle se forme dans le nuage à partir d'un germe initial, puis croît par condensation progressive de vapeur d'eau autour de celui-ci et dans son plan.(Agrandir l'image)

Aiguilles et colonnes. Ces deux types de neige fraîche se caractérisent par leur forme très allongée, assez irrégulière dans le cas des aiguilles (voir photo), mais de section hexagonale régulière, plus importante et creuse dans le cas des colonnes.(Agrandir l'image)

Neige roulée. Une chute de neige est rarement composée uniquement d'étoiles ou de plaquettes ou d'aiguilles parfaites comme sur les photos. Très souvent, les cristaux de neige fraîche sont recouverts de petites pustules de glace. Ce givrage se produit dans le nuage par congélation directe de petites gouttelettes d'eau liquide en surfusion sur le cristal.(Agrandir l'image) Particules reconnaissables. Des contours émoussés avec des formes souvent allongées. On distingue encore parfois la silhouette du cristal d'origine. Cette neige est récente, d'aspect encore poudreux, parfois un peu lourde pour skier. C'est le premier stade d'évolution après la neige fraîche.(Agrandir l'image)

Neige évoluée

Même recouverte par d'autres couches plus récentes, la neige se modifie au fil des jours, en fonction des conditions météorologiques. En creusant un trou dans la neige, on observe une succession de couches : certaines sont dures, d'autres restent tendres. En observant de la neige ancienne à la loupe, on distingue de petits grains (quelques dixièmes de millimètre) aux formes variées. Cette neige a donc évolué depuis qu'elle est tombée.

Grains fins. Petits grains bien soudés entre eux, formant des couches compactes, faciles à découper. C'est la neige idéale pour fabriquer un igloo. Ces grains fins sont souvent formés par l'action du vent : arrachés de la surface, les cristaux se brisent lors des chocs répétés et se redéposent, plus petits, en formant des rides, voire des vagues de plusieurs dizaines de centimètres de hauteur, ainsi que des corniches sur les crêtes.(Agrandir l'image) Grains à faces planes. Vieille neige restée meuble. Les liaisons entre ces grains sont très faibles : il est impossible d'en faire une boule. On dit parfois que cette neige ressemble à du sucre en poudre. Une fois enfoui sous une nouvelle chute de neige, ce type de neige constitue une couche fragile, souvent à l'origine de déclenchements d'avalanche (de type plaque).(Agrandir l'image) 

Gobelets. Vieille neige restée meuble, rappelant les grains à faces planes, mais avec encore moins de consistance : cette neige coule toute seule du godet d'une pelle lorsque l'on essaye d'en ramasser, elle ressemble à du gros sel bien sec. Une fois enfouie sous de nouvelles chutes de neige, elle constitue, comme les grains à faces planes, une couche très fragile, souvent à l'origine de déclenchements d'avalanche de plaque.(Agrandir l'image)

Grains ronds. Neige qui a été humidifiée sous l'effet du soleil ou de températures douces ou bien encore de la pluie (fonte). Cette neige est soit molle – plus ou moins selon la quantité d'eau liquide qu'elle contient – soit au contraire très dure si elle a regelé. Dans le premier cas, les skieurs la nomment « neige de printemps » ou « neige transformée ». Propre à la glisse, elle est souvent qualifiée de « juste revenue », « velours » ou encore « moquette ». En fin d'après-midi, cette neige se transforme en « soupe ». Dans le second cas, on parle de « croûte de regel », très fréquente le matin au printemps après une nuit claire. 

Neige de culture

La neige de culture est une neige produite artificiellement en projetant dans un air à température négative de minuscules gouttelettes d'eau qui vont geler avant de retomber au sol. Pour la fabriquer, il faut des températures froides (inférieures à -4 °C) et un air le plus sec possible. Les nivoculteurs obtiennent des qualités de neige différentes selon les besoins. Très dure, elle fera une bonne sous-couche pour éviter l'érosion due aux skieurs ; douce, elle permettra de redonner un état de surface agréable pour la glisse après une journée fréquentée.(Agrandir l'image) 1 : c'est-à-dire à l'état liquide à une température inférieure à 0 °C2 : particule microscopique de glace3 : 1 micromètre = 10-6 m = 0,000001 mètre = 0,001 millimètre