Après la fondation de la Commission suisse pour l'étude des avalanches, en 1931, ses membres ont immédiatement constaté qu'ils devaient se pencher sur les caractéristiques de la neige et du manteau neigeux pour comprendre comment les avalanches se forment. C'est pourquoi cet organe a été rapidement renommé « Commission pour l'étude de la neige et des avalanches ». Aujourd'hui encore, l'examen du manteau neigeux reste une base indispensable pour les prévisions d'avalanche et pour la recherche..
Premières mesures systématiques en 1936 ¶
Les premières études systématiques ont commencé en 1936 sur le site expérimental du Weissfluhjoch à 2540 m d'altitude. Les pionniers ont collecté non seulement des paramètres météorologiques et des hauteurs de neige fraîche, mais aussi les caractéristiques de la structure des couches du manteau neigeux en effectuant régulièrement des profils nivologiques. Parallèlement, ils ont étudié le bilan calorifique et le tassement du manteau neigeux, ainsi que les ruptures d'avalanches de plaques (photo 1), pour lesquels la région du Parsenn s'est avérée particulièrement propice. La méthodologie de ces relevés a été généralement élaborée par les chercheurs eux-mêmes : souvent, ils ont adapté des techniques qu'ils connaissaient grâce à leur formation scientifique de minéralogiste, géologue, ingénieur ou géotechnicien. C'est ainsi qu'ils ont inventé par exemple la sonde de battage permettant de caractériser la dureté des couches de neige (photo 2). Pour ceci, un tube équipé d'une pointe conique est enfoncé à coups de marteau dans le manteau neigeux. L'objectif consistait – et c'est toujours le cas aujourd'hui – à déterminer rapidement la structure des couches, sans avoir à creuser, et à en tirer des conclusions sur la stabilité du manteau neigeux.
Une vision détaillée du manteau neigeux
La sonde de battage ne permettait pas d'atteindre parfaitement cet objectif ambitieux. À la fin des années 1990, les chercheurs du SLF ont développé un successeur électronique de la sonde de battage : le micro-pénétromètre nivologique (photo 3). Un capteur de force haute définition adaptée à une sonde à entraînement automatique mesure la résistance à la pénétration des différentes couches de neige. Les relevés effectués avec le SnowMicroPen sont rapides, objectifs, et identifient également des couches très fines du manteau neigeux – donc des couches fragiles potentielles. Le SMP permet pour la première fois d'effectuer de nombreuses mesures en quelques heures et donc surtout d'étudier la variabilité spatiale du manteau neigeux. Le signal (résistance à la pénétration en fonction de la profondeur) permet entre autres de déterminer le type de neige. Même avec ce SMP, la déduction de la stabilité par simple pression sur un bouton n'est pas encore possible, mais des progrès conséquents ont été obtenus dans cette direction. Il est toujours nécessaire de creuser : les méthodes modernes sont encore en général combinées avec des observations classiques, et notamment avec des tests du manteau neigeux.
Le radar, une nouvelle technologie
L'objectif consistant à obtenir une caractérisation rapide et objective du manteau neigeux n'a toujours pas perdu de son actualité. Il faudrait dans le meilleur des cas effectuer les mesures sans détruire le manteau pour pouvoir observer les évolutions de celui-ci. Le SLF étudie aujourd'hui si un système de radar, enterré avant l'hivernage dans le sol, pourrait être adapté à cet usage. Le radar détecte depuis le bas la stratification de la neige et détermine par exemple la pénétration de l'eau de fonte.
Le test du bloc glissant : le père de tous les essais de stabilité
Dans les années 1980, des méthodes ont été développées pour étudier plus directement la stabilité du manteau neigeux sur le terrain. Le bloc glissant, au départ pensé comme la pure démonstration d'une mini-plaque, est devenu un test standard. Un bloc de 2 m sur 1,5 m est isolé sur toutes ses faces du manteau neigeux, avant qu'une personne ne le surcharge jusqu'à sa rupture (photo 4). Très vite, les nivologues ont constaté qu'il ne suffit pas de considérer la charge sous laquelle le bloc rompt, mais qu'il est également aussi important d'observer la façon dont il se casse et la partie du bloc qui se met à glisser. Aujourd'hui nous savons que cette caractéristique est reliée aux propagations de ruptures, qui jouent un rôle essentiel dans la formation des avalanches. Entre-temps, des tests ont été élaborés pour déterminer ces propagations de ruptures (photo 5).
Modèles numériques
Les mesures de terrain resteront à l'avenir – en complément avec les modèles numériques et les expériences en laboratoire – une composante fondamentale de la recherche et de la prévision d'avalanches. Comme les profils de neige et les tests de stabilité relevés manuellement ne donnent que rarement une image exhaustive de la situation dans tout le massif alpin, il est naturel d'effectuer des simulations du manteau neigeux. Le modèle de manteau neigeux SNOWPACK, développé au SLF, met à disposition un programme qui a fait ses preuves (photo 6). La structure du manteau neigeux est ainsi simulée toutes les heures en 100 sites de stations météorologiques automatiques (IMIS). Comme pour le SMP, la détermination de la stabilité reste un point délicat et donc un défi pour les recherches à venir.