Deux particularités de 1a neige: son mouvement et sa cohésion

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Observations dans le terrain.

Avec 14 illustrations et 4 croquis.Par Augustin Lombard.

I. Introduction.

La connaissance de la neige a constamment progressé depuis quelques années. Envisagée pendant longtemps comme un milieu banal, plus ou moins homogène et dépourvu d' intérêt, la couche de neige apparaît maintenant sous un tout autre angle.

Il s' agit d' un dépôt de cristaux, analogue à un sédiment non consolidé, obéissant aux lois infiniment complexes et multiples de la minéralogie, de la géologie et de la mécanique des sols.

Son étude a passé par une phase préliminaire, empirique, limitée au phénomène des avalanches, pour entrer plus récemment dans le domaine d' une science d' observation et d' expérience. Ce dernier pas a été franchi en Suisse en 1931, lors de la fondation de la Commission pour la neige et les avalanches. Le plein essor des études date de 1936, lors de la mise en service de la station de recherches du Weissfluhjoch au-dessus de Davos.

En 1939 a paru un ouvrage capital, intitulé « Der Schnee und seine Metamorphose » ( Bibl. 1 ), dans lequel on trouvera les principes, les expériences et les observations servant de base à ces nouvelles recherches. Nous y renvoyons le lecteur pour tout renseignement détaillé ainsi que pour la bibliographie.

Je remercie ici tout particulièrement M. l' inspecteur fédéral des forêts Dr E. Hess pour l' intérêt qu' il a porté à mon étude. M. le Dr Hsefeli a obligea-ment complété les données mécaniques que j' exposerai plus loin. Je bénéficie de sa profonde connaissance de la physico-chimie de la neige. Enfin, André Roch a mis à ma disposition quelques photos particulièrement réussies. J' exprime à tous trois ma reconnaissance, car ils ont contribué à rendre ce travail plus complet et actuel.

II. Mouvements lents de la couche de neige.

Rappelons quelques définitions. La neige tombe sous forme de cristaux parfois isolés, plus souvent agrégés en flocons. Leur amas forme une couche qui s' épaissit en constituant une couverture légère et poreuse au début, plus dense dans la suite.

Il se produit donc une transformation peu après l' entassement des cristaux. Ceux-ci se mettent très vite à se métamorphoser, perdant leur structure étoilée pour prendre une nouvelle forme, granuleuse et simple. Ils conserveront cette forme pendant fort longtemps, jusqu' à leur fusion ou à leur évaporation. Ils acquièrent en outre de la cohésion d' un individu à l' autre.

Cette métamorphose entraîne une réduction du volume de chaque élément cristallisé et du volume d' air qui l' entoure. Toute la couche de neige subit un tassement général.

Si la couche s' est déposée sur un plateau ou dans une plaine, chaque particule accomplit un trajet vertical. Si la couche s' est formée sur une pente, chaque granule se déplace d' une manière plus complexe que va mettre en valeur l' expérience désormais classique des balles de ping-pong ( fig. 1 ).

Un trou tubulaire est percé verticalement, de la surface de la neige vers le sol, à travers toute la couche. Tous les 10 cm. on place une balle de ping-pong, l' espace de l' une à l' autre étant comblé par de la sciure de bois.

Quelques semaines ou même quelques mois plus tard, le trou est soigneusement dégagé de manière à ce que les balles apparaissent simultanément sur une des parois 3 -rv. », >.de l' excavation. On repère alors leur traeloo jectoire ( fig. 1 ). Connaissant, pour chacune d' entre elles, la position qu' elle avait au début et celle qu' elle a à la fin de l' obser, on calcule leur déplacement. D' abord, leur déplacement total, puis le déplacement quotidien.

Neige Figure 1. Expérience de rampement ( reptation ) avec les balles de ping-pong. Le début de l' expé date du 23 mars 1937, la fin le 29 mai 1937, soit une durée de 66 jours. Emplacement: « Kriech-hang » près de la station du Weissfluhjoch, 2660 m. d' altitude; angle de la pente 34°, orientation SE. ( D' après R. Hœfeli, Bibl. 1 et 7, p. 163. ) Les composantes intervenant dans le calcul sont représentées à la figure 2. A représente une des particules de neige ( balles de ping-pong ) au début de l' ex. A' est l' emplacement de la même particule à la fin de l' expérience.

A, dans ce cas, a été choisi à la surface de la neige. A' représente donc un point de la nouvelle surface de la couche, après un temps donné.

La particule A a suivi une trajectoire courbe ( courbe de reptation ) pour atteindre A '. Cette dernière se ramène pratiquement à une droite. La droite de reptation est la tangente à cette courbe.

On peut établir qu' à un moment quelconque du processus, vitesse de compression ter vitesse de déplacement Si n a une valeur constante, on remplacera les facteurs « vitesse » par les valeurs des déplacements totaux.

Il résulte de cette expérience que toute la couche de neige s' est déplacée et non pas quelques grains seulement. Le déplacement est d' autant plus rapide que l'on s' approche de la surface. On nomme « rampement » ( reptation ) ce mouvement. Il commence dès le début de la métamorphose et ne cesse pratiquement pas. Il peut s' accélérer et passer à une avalanche si la couche de neige se déchire. Plusieurs facteurs conditionnent cette accélération. C' est tout d' abord la raideur de la pente, puis la surcharge des nouvelles chutes de neige, enfin la température. Celle-ci hâte ou modère la métamorphose et cause la fusion de la couche, réglant ainsi la vitesse de rampement, le tassement et la densité apparente de la neige.

Trajer horizon Tal Figure 2. Les composantes du mouvement de rampement ( reptation ) de la neige. L' angle n ou angle de reptation est celui formé par la ligne joignant A à A ', pratiquement une droite ( droite de reptation ) et la surface de la neige. L' angle v est celui qui se trouve entre la surface de la neige et l' horizontale. Lorsque la surface de la neige est horizontale, le déplacement est nul. La compression devient alors verticale et se nomme « tassement ».

L' angle fi = 90°. ( D' après R. Hœfeli, Bibl. 8. ) On voit l' importance de son rôle sur tout le processus, et par là même sur la vitesse de rampement d' une couche de neige.

Nous avons admis, dans la couche ( fig. 2 ) soumise à l' essai des balles de ping-pong, que la neige était homogène. Ce cas se produit fréquemment et sur de fortes épaisseurs, surtout dans la neige fraîche. Cela provient du fait que la métamorphose n' a pas encore beaucoup transformé les cristaux, surtout s' il fait froid. Ceux-ci sont encore près de leur stade initial commun.

Si cette couche reste homogène et qu' elle soit cohérente, elle sera très vite « mise sous tension », soit par traction soit par pression. Ces deux forces rapprochent ou éloignent les grains dans la couche en modifiant leurs vitesses. En effet, nous avons vu que la vitesse de reptation est fonction de divers facteurs dont l' un d' eux est la pente. Or la pente d' un versant est irrégulière. Ici, une contrepente, là, un creux viennent en rompre l' unité. Elle est raide vers le haut, moins rapide en bas.

La surface du sol joue aussi son rôle. Un éboulis grossier, une roche rugueuse ou clivée retiennent la neige et l' anèrent mieux que des dalles lisses, de l' herbe couchée ou quelque ancienne surface de neige.

L' angle de pente et la constitution de la surface du sol variant d' un point à l' autre, la vitesse de rampement variera aussi, même si la température et l' état de la neige n' ont pas changé. Ceci se produit plusieurs fois au cours d' un hiver après des chutes de neige.

Si la couverture de neige est composée de plusieurs couches, chacune d' entre elles possède sa cohésion propre et rampe avec des vitesses, des tassements et des angles n variant d' une tranche à l' autre.

Les parties de la couche qui sont comprimées sont celles qui se trouvent dans les concavités du terrain ou à l' amont d' un obstacle. Les parties qui sont en extension couvrent les convexités du sol ou se trouvent à l' aval d' un obstacle ( poteau, bloc, arbre ).

Un épaississement de la couche de neige augmente la vitesse de reptation. Une diminution d' épaisseur agit dans le sens inverse ( photo 70 ).

L' extension peut dépasser la limite de cohésion des grains. Il y a une déchirure qui peut engendrer une avalanche. ( Photo 70. ) Sans aller jusqu' à la rupture, la neige s' affaiblit et présente alors un état d' équilibre très instable.

Lorsque la neige est très cohérente, dans une plaque ( placage ou planche ) de neige par exemple, il se peut que la force de traction soit si voisine de la limite de cohésion, qu' un léger choc ( bruit, pas, coup de vent, etc. ) suffira à provoquer la rupture.

La compression de la neige augmente sa compacité. On remarquera toujours, en amont de blocs dans une pente, ou dans un fond de vallon, combien la neige subsiste longtemps au printemps.

L' effet d' un obstacle dans une pente s' exprime théoriquement suivant la figure 3, qu' il agisse sur un corps liquide à écoulement lent ou sur un corps plastique. La neige obéit à ce mécanisme. Les pressions exercées sur l' obstacle peuvent être très considérables si l'on observe par exemple les résultats obtenus expérimentalement au Weissfluhjoch ( Bibl. 7 ).

La zone de retenue augmente toujours autour de l' obstacle. Elle se traduit dans la neige par une augmentation de sa compacité ( densité apparente ). Elle se consolide, mais seulement dans la zone des pressions.

Les dimensions du corps-obstacle et la vitesse de rampement déterminent la grandeur du périmètre d' efficacité. Il est difficile de donner ici des valeurs exactes, mais d' une manière générale, pour une planche de 2 m. X 3 m. 50, dans une pente de 34°, l' ellipse formée mesure 9 m. de longueur sur 6 m. de largeur. Voici pour l' ordre de grandeur. Pour préciser, il faudrait encore tenir compte de la date et la durée des mesures, de l' angle de la pente, de son exposition, de la composition de la neige, tant à l' état primaire qu' après métamorphose.

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Figure 3. Répartition des contraintes dans une couche de neige inclinée et traversée par un obstacle. Projection sur le plan de la couche. Déformations d' un réseau orthogonal et d' une rangée de points tel que Ao, primitivement disposés sur une droite horizontale. Après un temps donné, la neige est descendue dans la pente par reptation et s' est déformée à cause de l' obstacle. Le réseau primitif s' est déformé selon le schéma. Aa a atteint la situation A' o. ( D' après R. Hœfeli, Bibl. 8. ) La couche de neige progresse non seulement par rampement mais par glissement. Ici encore, les expériences de laboratoire et la théorie expliquent ce qui se produit et confirment les observations. Elles montrent que le glissement se produit sur une surface de discontinuité. Le frottement entre les deux masses conditionne leur équilibre ( op. cit. 7, p. 116 ). Il est fonction 1° de la température de la surface de contact, 2° de la vitesse de glissement, 3° de la pression normale exercée sur la masse, et 4° de la raideur de la pente. Ajoutons aussi la nature de la surface de frottement.

Relevons au passage un résultat gros de conséquences pour l' équilibre de masses superposées, qu' il s' agisse de neige ou d' autres sédiments, même à une échelle infiniment plus vaste ( glaciers, klippes ).

D' une manière générale, le chiffre de frottement augmente lorsque la vitesse de glissement augmente. A la position de repos, V = 0, le frottement est ou égal à 0 ou si petit qu' il n' est pas mesurable avec les moyens dont on dispose ( op. cit. 7, p. 119 ). L' influence de la pression normale n' est autre que celle de la couche de neige supérieure ou de l' augmentation de cette couche.

Le glissement se produit sur une surface lorsqu' elle est lisse: dalles rocheuses, roches moutonnées, terre ou schistes très fins et brisés; ailleurs ce sont les herbes sèches couchées ou drues des pâturages.

Il se déclenche aussi sur une ancienne surface de neige, laquelle est souvent gelée et unie.

Une couche de neige grenue, qu' elle soit à la base ou à l' intérieur de la couverture neigeuse, joue le rôle de lubrifiant et remplace la surface de glissement.

La progression est rarement lente dans les glissements. Il faut pour cela une faible pente, de petits obstacles, et une température basse. Un changement de ces trois facteurs, ou une surcharge, provoquent un décollement, et celui-ci est toujours brusque.

La neige se meut lentement selon trois processus: le tassement, la reptation et le glissement.

Ces trois phénomènes sont souvent combinés. Ainsi: dans la neige couvrant des pentes plantées de vernes ou de rhododendrons, par-dessus un mur ou un chemin de traverse, des éboulis, un terrain partiellement enneigé, partiellement découvert.

L' avalanche se forme dans des conditions complexes dont quelques-unes seulement commencent à s' expliquer. D' autres restent obscures. Certains facteurs ont une origine fort lointaine et ne deviennent déterminants qu' au dernier moment. Parmi ceux-ci se trouve précisément la mise en mouvement très lente de la couche de neige, ainsi que la « prise » de cette couche d' abord pulvérulente en une masse plastique et cohérente.

Mouvements lents et cohésion sont des facteurs qui contiennent en puissance déjà les éléments de l' avalanche. Parfois ils s' annuleront en cours d' évolution, parfois aussi ils aboutiront.

On comprend l' intérêt de les observer en tous lieux et en toutes occasions, afin d' en saisir le mécanisme. Le terrain et la nature en offrent maints exemples, ainsi qu' on va le voir. Ces exemples sont toutefois si nombreux qu' il a fallu se limiter ici a en analyser quelques-uns parmi les plus typiques et les plus simples.

Les mouvements lents de la couche de neige s' observent moins facilement dans les neiges froides et poreuses d' hiver. Il faut de préférence regarder les neiges de printemps, plus homogènes et plastiques.

En outre, il convient de rechercher des sols glissants: pentes lisses, herbeuses, toits de tôle, etc., sur lesquels progresse la couche de neige avec une vitesse accélérée, selon le processus décrit plus haut.

Exemples dans le terrain.

1° Tassement. Régions de bois et futaies en montagne moyenne ou sur le plateau. Température en hausse. Forte chute de neige, jusqu' à 50 cm. d' épais. Les extrémités de branches de futaies plient et sont prises dans la tranche superficielle du manteau. La température diurne est douce et favorise une cimentation des branches à la surface. La neige se croûte. Gel nocturne. La couche se tasse. Il en résulte un entraînement des branches qui plient et se cassent.

2° Reptation. L' exemple classique en montagne, c' est la courbure à la base des tiges d' arbustes et au pied des troncs d' arbres ( Bibl. 6 ). A l' état de Neige stratifiée érodée par le vent 63 - Photo André Roch Erosion éolienne et chimique dans on granit. Meniet. Piste du Hoggar. Sahara, novembre 1932.64 - Photo Aug. Lombard Comiche de neige retenue par adhérence au sol. Région de Pierre à Voir, 20. S. 19406S - Photo Aug. Lombard Autorisé officiellement le 1.4. 1941, conformément à VACF du 3. 10. 1939 Effets d' érosion et d' accumulation éoliennes autour d' un bloc isolé Région de Parsenn, février 1940 66 - Photo Aug. Lombard Brunner & Cie. S.A.Z.urich Die Alpen - 1941 - Les Alpes

Fils de téléphone perdant leur gaine de neige Montana, 6. 4. 1940, 11.0067 - Photo Aug. Lombard Effet de voûte dans une neige compacte Défilé de Marengo, Valais 19. 6. 1940. 69 - Photo Aug. Lombard Effet de réchauffement sur une couche de neige.Montana, 6. 4. 1940, 10.30 68 - Photo Aug. Lombard Déchirure due aux variations de l' épaisseur de la couche et à une convexité du terrain.Fluhalp, 7.6. 1940 70 - Photo Aug. Lombard Die Alpen - 1941 - Les Alpes Brunner & Cie. S.A.Z.urich jeunes pousses, ils ont subi la pression lente et continue de la neige. Ce n' est qu' à partir d' un certain degré de vigueur, qu' ils croissent verticalement. Comme il s' agit d' un mouvement très lent, il est par définition difficile à observer. Les cas les plus clairs se trouvent dans les déformations de tranchées, murs, tunnels, cavernes pratiqués dans une pente. Il s' y ajoute du tassement. La reptation cause une déformation asymétrique venant de l' amont. Le tassement s' exerce dans tous les sens sur les parois de l' excavation. Au bord des ruisseaux, la neige en rampant tend à dépasser les rives et crée de faux surplombs au-dessus de l' eau.

3° Glissements. Les exemples sont très fréquents, car, comme on l' a vu plus haut, le glissement est souvent assez rapide pour être observé en bien des points et à divers stades de son développement.

Les glissements lents sur de l' herbe ou un toit de tôle causent des plis de la couche de neige lorsque celle-ci est maintenue fixe au bas de la pente. Elle s' appuie alors contre elle-même et, ne pouvant se comprimer suffisamment, elle s' ondule.

Hœfeli ( Bibl. 1, p. 202 et 203 ) figure de tels plis. La surface de glissement est tantôt l' herbe tantôt un toit.

La photo 57 represente des plis de surface formés par glissement sur un toit dans le haut du village de Montana. Les conditions dans lesquelles ils se sont formés sont les suivantes. Date: 7 avril 1940, 11 heures, exposition du toit NNE. La neige résulte d' une chute ininterrompue pendant 3 jours par vent du SW et par température relativement élevée ( —3° à —5° ). Dans la nuit qui précède la photo, retour du beau temps et hausse de température: 0° à l' aube, +6° soleil à 11 00. Neige molle, humide. Grains > 1 mm Dès l' aube, brillant soleil. On remarquera sur la photo que les plis de la neige se forment dans la zone de compression ici due à une partie de la neige adhérant à la gouttière. Le bord de la couche accuse un fort rentrant au même endroit. Ce point forme l' obstacle. On retrouve autour de lui la zone de compression et celle de traction. La limite de retenue s' observe à l' ondulation des rides et à la frange de bordure inférieure.

Pendant la chute de neige dont il est question dans l' exemple précédent, la couche de neige prend très vite de la cohésion à cause de la température élevée.

La photo 58 montre un toit de maison dans le village de Montana sur lequel glissent les masses de neige. Elles se plissent et se contournent en tous sens, s' adaptant au relief compliqué qu' elles ont à passer.

Photo 58 prise le 5 avril 1940 à 14 00. Epaisseur moyenne de la couche: 25 cm. Neige tendre, grains > 1 mm ., forte teneur en eau. T air —3°. Remarques: sur le pan droit de la mansarde de gauche, la couche est continuellement régénérée par la neige qui tombe en abondance. Elle descend à mesure en glissant lentement sur le toit de la mansarde, atteint le grand toit et revient sur elle-même jusque sous le montant de la fenêtre de droite. La mansarde de droite montre l' amorce du processus interrompu par déchirure.

Photo 59. Neige plissée sur un toit de mazot, sous la cabane des Violettes. Les plissottements de la couche n' en affectent que la partie marginale. Le glissement ne s' est produit que sur la partie la plus mince. En effet, la neige agit comme isolant thermique et empêche le toit de s' échauffer par le soleil au-delà d' une certaine zone bordiere. C' est sur cette zone seulement qu' a glissé la neige. Partout ailleurs, la neige est restée fixée par congélation sur le soubassement de métal et n' accuse aucun déplacement.

Neige tendre, grains d' 1 mm. environ. Basse température, même au soleil ( —10° à l' ombre environ ).

4° La photo 60 illustre un cas de mouvements lents résultant des effets combinés de la reptation et du glissement.

Le chemin du château d' eau de la conduite du Châtelard à Emosson traverse, avant d' atteindre Emosson, un couloir rempli de vieille neige. L' im du chemin et le trafic qui le parcourt obligent à ouvrir une trace large et très marquée dans la neige. Or la neige descend lentement et oblige de temps à autre à creuser un nouveau tracé au niveau du chemin rocheux. Les anciens passages restent imprimés et s' observent longtemps après à l' aval et permettent d' observer les phases du mouvement.

Ici trois stades successifs sont restés marqués ( chacun est repéré sur la photo par un homme debout ). Les dates de ces stades n' ont malheureusement pas été relevées.

Le tassement intervient comme une des composantes du rampement. Ce dernier a été ralenti par le sol caillouteux et irrégulier. La rapidité avec laquelle la neige s' est mue semble s' expliquer par un glissement prédominant soit au contact du sol soit sur des surfaces de discontinuité internes, c' est -à-dire neige sur neige.

La mauvaise visibilité et la saleté de la surface de la neige empêchent de distinguer nettement les trois tracés du chemin.

III. Cohésion de la neige.

Ce terme est pris ici dans un sens général englobant ses corollaires: compacité, résistance mécanique à la pression ou à la traction, dureté, adhérence. Il s' agit d' un des caractères les plus variables de la neige, fonction des agents atmosphériques et de la métamorphose. Il évolue perpétuellement, soit à l' intérieur soit à la surface de la couverture neigeuse.

Pour celui qui observe la neige dans le terrain, l' aspect de sa surface offre d' incessants exemples de la variété et des changements de cohésion. Cette première tranche superficielle est la plus accessible à l' observation directe. On peut donc l' étudier particulièrement avec intérêt.

Une neige sans cohésion est dite « folle » ou poudreuse. Les grains n' adhèrent pas les uns aux autres. Il est très difficile d' en faire des boules. En petite couche, c' est la neige idéale pour le ski. Survienne du vent, cette neige est entraînée et transportée ailleurs dans un creux, une combe ou à l' abri du vent sous une arête. Ce transport modifie ses propriétés car elle est roulée sur le sol et les grains se brisent ou s' arrondissent. En se déposant, soit dans l' air calme soit dans le vent, elle donnera un dépôt beaucoup plus dense, parfois comprimé à l' excès, offrant alors le maximum de cohésion.

Qui de nous n' a traversé à ski certains « saumons » de neige comprimée où les arêtes ne laissent aucune trace? Voilà un dépôt typique de neige compacte tassée par le vent. Nous avons déjà parlé des plaques ou planches de neige. Il est curieux de voir que ces neiges dures à l' excès ont pour origine des grains d' une neige qui elle, au contraire, était parfaitement libre et pulvérulente. Ces états de la neige ne sont pas sans analogie avec ceux des sables. L' agent transformateur est également le vent. Que l'on compare certaines surfaces de glaciers après une chute de neige suivie de vent ( photo 62 ) et la photographie 61 prise après un vent de sable. On verra de suite le parallélisme des processus. La surface alluvionnaire de base ( reg ) est l' analogue d' une neige cohérente. Le sable en cordons est l' équivalent de la neige folle qui fut le jouet du vent.

Une neige légère, déposée en couches par temps calme, ne tarde pas à prendre de la cohésion par métamorphose.Voilà une couche qui cessera d' être reprise par un vent d' intensité moyenne et ne sera plus transportée grain par grain. Elle ne « fumera » plus. Par contre, si le vent s' élève au-dessus d' une certaine vitesse et parvient à dissocier les grains en les arrachant, la surface de la neige se « cisèlera », offrant cet aspect particulier aux neiges dures de haute montagne. La moindre couche cohérente apparaît en relief, n' aurait que quelques centimètres d' épaisseur, ainsi que les traces de pas, de ski, d' animaux. Le vent s' acharne autour des obstacles dont il erode la base. Les photos 63 et 65 illustrent clairement ce cas.

Ici encore un parallélisme s' établit avec le sable. Le vent n' a pas à proprement parler de pouvoir érosif. Ce sont les particules sableuses en suspension dans l' air qui agissent par la multiplicité de leurs chocs infiniment répétés. Ainsi s' explique l' action si efficace de l' érosion du vent de sable au ras du sol.

Il est probable que le vent chargé de neige érode également plus énergiquement que le vent seul. L' hypothèse est à vérifier. La photo 63 montre le phénomène en détail dans la neige, alors que la photo 64 le montre pour un obstacle dans le sable. Il convient dans cette figure de tenir compte aussi des phénomènes d' ordre chimique qui ont contribué à atteindre cet état d' érosion.

Ces quelques exemples montrent que la surface de la neige est soumise à deux actions éoliennes: l' érosion et l' accumulation. Suivant la saison, l' exposition d' une pente et la cohésion de sa surface, l' une seule existe ou les deux simultanément. Il est fréquent de voir l' érosion prédominer ( photo 63 ) ou au contraire l' accumulation, l' autre facteur étant réduit à très peu de chose. Un état d' équilibre est assez bien réalisé autour du bloc isolé de la photo 66 où érosion et accumulation se répartissent en des zones très délimitées.

Une différence subsiste entre une surface de neige et la surface d' un sable après le passage du vent. Sur la première, on trouve à la fois des figures d' érosion ( cannelures, « courbes de niveau », etc., des skieurs ) et des figures d' accumulation ( « saumons, gonfles, congères » des skieurs ).

Sur la seconde, seules sont visibles les figures d' accumulations ( dunes, barchanes, à diverses échelles ). Les figures d' érosion n' existent pas, car le sable désertique n' a qu' une cohésion minime; il s' éboule au fur et à mesure de l' approfondissement d' une entaille. Les effets de l' érosion éolienne s' ob sur des terrains plus cohérents ( calcaires, grès ) soumis à l' action du vent de sable ( photo 64 ).

Les grands couloirs ou « gassi » entre les dunes de sables ne sont pas des figures d' érosion mais bien des zones de « non-accumulation ».

Revenons à la neige dont nous venons d' examiner la surface lorsqu' elle est peu ou pas cohérente.

Il arrive à la neige de surface d' être très cohérente. Laissons aux expériences de mécanique le soin de mesurer quantitativement ces valeurs: la neige résiste parfois à une traction de 100 kg./dm.* et à une pression supérieure. Le rampement y est très lent. Les efforts sont maximum. Ce sont ces neiges qui éclatent en milliers de blocs sur de vastes surfaces à la suite de légères impulsions ou d' insensibles changements d' équilibre.

On trouve de la neige cohérente dans les pentes exposées au vent, dans les cols, en haute montagne. En terrain rocheux, la surface de la neige est également striée et ciselée, ailleurs profondément entaillée. Mais cette fois ce n' est plus par érosion. La cause en est dans l' accumulation de granules de neige à l' encontre de la direction du vent. Ou mieux encore, le vent violent a soufflé, oblique ou horizontal. Il a collé les cristaux de neige les uns contre les autres. La couche s' augmente donc, en surface comme en épaisseur, particule par particule dans le sens d' où vient le vent. Elle s' accumule aussi dans les remous à l' abri de petits obstacles naturels.

Le même phénomène s' observe par tempête de neige sur une locomotive d' express dont les pièces du chassis sont colmatées de neige tant sur la face antérieure que dans le tourbillon qui les suit, dans ce dernier surtout.

Le skieur affronte souvent un des états les plus désagréables de la neige. C' est celui où la couche supérieure compacte est mince et cède sous son poids. Elle recouvre et protège une masse tendre de neige légère et profonde ( neige croûtée, cartonnée, etc. ).

Cet état résulte du vent qui a comprimé la neige de surface, n' en durcissant que quelques décimètres à peine. Ou encore, d' alternances de gel et de dégel transformant la neige en glace. Dans les deux cas, la compacité de la neige s' est accrue.

De telles couches, recouvertes à leur tour par de la nouvelle neige, formeront dans la suite des surfaces de discontinuité.

Citons enfin un cas de neige extrêmement compacte, c' est celle qui recouvre les torrents. Son caractère résulte de compressions latérales dues au rampement des deux versants; le vent souffle dans l' axe du cours d' eau et tasse les particules. Il se crée un effet de voûte sous l' effet du tassement vertical. Enfin, l' air du torrent est froid et chargé d' humidité. Il conserve la neige encore tard dans la saison en maintenant un milieu saturé et de température relativement basse. La photo 69 montre une telle voûte subsistant tard au printemps. Remarquer l' ampleur de la partie en surplomb. De vieux cônes d' avalanches subsistent également très tard et laissent des formations très semblables.

Qu' en est-il de l' état de cohésion de la neige en profondeur? Il est rare de le connaître sans creuser. La prise méthodique de profils stratigraphiques est le seul procédé permettant de suivre la compacité de la neige dans l' espace et dans le temps.

On sait maintenant que, près du sol, la neige se métamorphose d' une manière particulière, donnant naissance à des grains sans cohésion et à des cristaux en forme de gobelets. Cette couche dite « coulante » est un milieu Profil de. battage Résistance en kgs.

Figure 4. Profil de résistance et coupe stratigraphique d' une couche de neige au-dessus d' une cassure d' avalanche. ( Aval du 16 mars 1937, 14 00. Strelahalde, Grisons. ) Le profil est basé sur l' emploi de la sonde de battage et permet de relever graphiquement la résistance de la neige, c'est-à-dire son degré de cohésion et de compacité. Il met en évidence les couches plus dures ( protubérances du profil ), les couches plus tendres ( rentrants du profil ). Le profil stratigraphique complète les données du précédent relevé. Il montre, avec leur pente réelle, les diverses granulométries et les accidents de la couverture neigeuse. Un relevé systématique et périodique de ces profils dans une même couche de neige permet de suivre son évolution, notamment: tassement, nouvelles chutes, effets de métamorphose comme par exemple formation de couches granuleuses, de lamelles de glace, etc. ( Croquis d' après R. Hïefeli, Bibl. 1 et 7, p. 152. ) dangereux pour la stabilité de la neige qui la surmonte, car elle est essentiellement libre et sert de niveau lubrifié sur lequel glissent maintes avalanches. Il se forme des couches granuleuses semblables à celle-ci au sein de la couverture de neige, à partir d' anciennes surfaces trop longtemps exposées au soleil et à l' air avant d' être recouvertes.

Ou encore l' autre extrême se produit. Il se forme une lame de glace, longue et mince, de compacité maximale puisqu' il s' agit d' un corps solide. La neige sus-jacente adhère mal et une surface de discontinuité se produit. Au printemps, l' eau de fusion s' y récolte et détermine des décollements. Ces surfaces de discontinuité sont persistantes et, comme l' a établi E. Hess ( Bibl. 3 et 4 ), durent tout l' hiver; elles représentent un danger constant pour la formation des avalanches. Cet auteur précise, dans une communication personnelle, que l'on sait actuellement que ces lames de glace se transforment en neige coulante, sous l' influence probable de la température. Il se forme ainsi des « roulements à billes » ( Kugellager ) qui représentent un danger encore plus grand que les croûtes ( Bibi. 9 ).

L' état de compacité de la neige est réglé par quelques facteurs. C' est d' abord la métamorphose déjà décrite plus haut. Puis le vent, lequel agit a ) comme agent d' érosion, en enlevant la neige, et b ) comme agent de transport et de sédimentation.

Ses effets sont multiples. Leur étude théorique est fort complexe et appartient au domaine de la mécanique des fluides. Dans la nature, il fixe la neige non seulement contre elle-même, cristal contre cristal, mais encore au sol. La photo 65 montre une corniche photographiée tard dans la saison, alors que la neige a disparu à cette altitude. La corniche subsiste toujours à cause de sa densité considérable. Malgré son poids et la raideur de la pente, elle adhère toujours au terrain bien qu' aux alentours immédiats, la couverture neigeuse soit partie en avalanches depuis longtemps.

La température est l' agent le plus actif de la transformation. La neige réagit immédiatement en surface. La pénétration paraît toutefois beaucoup plus lente. Un réchauffement de l' atmosphère se transmet en quelques heures à d' énormes masses de neige. La cohésion augmente, la densité apparente s' accroît. Il en résulte des déformations et des mouvements qui engendrent les avalanches.

Les photos 67 et 68 illustrent les effets d' une hausse très progressive de la température après 12 heures environ. Température: —2° à 11 h. le 6 avril 1940. Influence de fœhn après forte chute de neige.

La neige, poudreuse au début, n' avait aucune cohésion. Elle en a acquis par métamorphose à un rythme accéléré par le réchauffement de l' air. La température s' approche de 0° et l'on pressent déjà les effets qu' aura la fusion des cristaux, alourdissant la masse de neige et rompant l' adhérence de grain à grain.

Les quelques exemples que voici sont choisis, tels des jalons, pour marquer des phases caractéristiques dans l' évolution de la neige.

Ils sont imparfaits et simplifiés à dessein pour la clarté de l' exposé. Une telle simplification ne doit pas empêcher de réaliser la complexité du milieu décrit.

La neige est un matériaux ) en perpétuelle transformation sous l' influence d' éléments physiques, chimiques et mécaniques essentiellement changeants.

L' esprit est éveillé par les aspects si variés et intéressants de cette forme de « vie » inorganique. Il s' attache à un milieu dans lequel vivent, pendant de longs mois, nos populations montagnardes, une foule croissante de skieurs et nos troupes.

C' est surtout à l' intention de ces dernières, à mes frères d' armes, que j' adresse ces lignes, avec l' idée de leur décrire un des aspects les plus captivants du monde hivernal.

Bibliographie:

1° H. Bader, R. Hsefeli, E. Bucher, J. Neher, O. Eckel et Chr. Thann. Introduction du prof. Niggli. Der Schnee und seine Metamorphose. Beiträge zur Geologie der Schweizerischen Geotechnischen Serie. Hydrologie. Livraison 3.

2° R. Ilœfeli et E. Bucher. Recherches récentes en matière de lutte contre les avalanches. Annuaires ASC S 1939.

3« E. Hess. Schneeprofile. Annuaire ASCS 1933.

4° E. Hess. Schneebrettlawinen. Les Alpes 1934, p. 81—95.

5° W. Paulcke. Praktische Schnee- und Lawinenkunde. 1933.

6° A. Heim. Geologie der Schweiz.

7° R. Hsefeli. Schneemechanik mit Hinweisen auf die Erdbaumechanik. Sonderdruck aus « Der Schnee und seine Metamorphose s. Buchhandlung z. Elsässer, Zürich.

8° R. Hsefeli. Analyse des Spannungszustandes ebener, plastisch zusammendrückbarer Böschungen. ( Unveröffentlichter Bericht ) 1940.

9° Lawinen, die Gefahr für Skifahrer. Herausgegeben von Geotechnische Kommission der S. N. G. 1940.

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