Caractéristiques et propriétés physiques

Neige, propriétés physiques

1611, une des premières approches scientifiques de l’étude des cristaux de neige est réalisée par Kepler. En 1966, Magono et Lee ont amélioré les différentes classifications en répertoriant 80 types de cristaux. Les six familles principales sont exposées dans cet article. Chaque famille possède ses caractéristiques morphologiques propres et des propriétés physiques particulières.

En outre, entre leur formation, leur chute et leur fonte, les cristaux ne cessent d’évoluer par l’action de processus thermodynamique et mécanique. Cette évolution se répercute sur les propriétés physiques des couches du manteau neigeux.

Formation de neige fraîche

La vapeur d’eau présente dans les nuages se condense autour d’impuretés appelées noyaux de congélation formant ainsi des germes de glace. En fonction de la température, ces germes vont croître selon des axes différents, d’où l’apparition des trois formes originelles : étoiles, plaquettes et aiguilles (ou colonne)

Ces cristaux vont rencontrés au fur et à mesure de leur progression des conditions météorologiques nouvelles, leur forme va donc évoluer en combinant les trois principales, donnant ainsi des configurations aussi variées que complexes. De plus, en présence d’un nuage très froid, et surtout si les couches d’air que traversent les cristaux dans leur cheminement jusqu’au sol sont inférieures à 0 degré, ceux-ci s’agglutinent en formant tout autour d’eux des branches glacées appelées flocons. Les flocons de neige sont donc des amas de minuscules cristaux.

La transformation de la neige au cours de sa chute

Au cours de sa chute et sous l’action du vent, les cristaux s’entrechoquent entre eux et les parties les plus fragiles des cristaux (branches d’étoiles, aiguilles….) peuvent casser.
De plus, ces cristaux peuvent perdre leur forme initiale sous l’influence de températures positives ou de variation de l’humidité. Dans ce cas, la neige qui arrive au sol est humide.
Les neiges rencontrées dès leur chutes peuvent donc avoir des caractéristiques aussi diverses que variées.

Les facteurs de transformation de la neige au sol

Les différentes strates du manteau neigeux évoluent sous l’effet de facteurs thermiques et mécaniques.

Le vent peut modifier les cristaux situés sur la couche superficielle, les déplacer. La cohésion de frittage de ces grains augmente donc. De plus, sous l’effet du poids des couches supérieures, les grains situés en partie basse subissent les mêmes transformations.
Le gradient de température d’une couche de neige entre sa partie supérieure et sa partie basse peut expliquer les diverses métamorphoses du manteau neigeux.
On distingue la métamorphose de faible gradient (<5°C/m) qui réduit la taille des grains et donne une forte cohésion de frittage à la couche concernée, la métamorphose de moyen et fort gradient (respectivement entre 5 et 20°C/m et >20°C/m) où la taille des grains augmente, leur forme devient anguleuse. Dans ce cas, la cohésion de le neige sera quasiment nulle.
L’eau a aussi pour effet de modifier les caractéristiques de la neige en s’infiltrant entre les grains et sous l’influence des cycle gel/dégel.

Pour en savoir plus :

ANENA Association Nationale pour l’Etude de la Neige et des Avalanches

IRSTEA

Le Centre d’Etude de la Neige unité du CNRM (Centre National de Recherche Météorologique)

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