1. Objectifs de la Formation :

Titre de la formation : Le nivologue en herbe, comment étudier le manteau neigeux. Approches, outils et mesures.

La formation dit permettre aux stagiaires d’appréhender les caractéristiques du manteau neigeux et ses constituants (les cristaux de neige). Les apports sont à la fois techniques et théoriques. Ils doivent permettre de mener des études sur le manteau et des analyses des formes de précipitation neigeuse (forme des cristaux, conditions de chute).

2. Différenciation des couches de neige :

Le manteau neigeux, suite de chutes de neiges au fil des jours, possède sa structure propre et renferme l’histoire de l’évolution climatique des derniers jours.
Cette évolution des couches de neige peut être étudiée grâce aux quelques techniques simples évoquées dans la suite du document.

Photo : OSI/Jérome Mathey

On peut différencier les couches de neige en étudiant :

 La résistance de la neige : On observe l’enfoncement d’un tube métallique dans la neige : on en déduit la résistance de la première couche. On leste le tube avec un poids d’un kilo, puis on évalue la résistance des couches suivantes en lâchant le poids d’une hauteur constante en comptant le nombre de coups. Si la résistance augmente, on augmente la hauteur des lâchers.

 A l’œil nu, grâce aux différences de couleurs et de teinte (les fameux blancs différents des Inuits qui ont une dizaine de noms différents pour la couleur de la neige, les Russes en ayant une douzaine)

Photo : OSI/Jérome Mathey

 snow (spread out) – aput.
 snow (first snow fall) – apingaut.
 snow (for melting into water) – aniuk, anio.
 snow is hard – sitidlorak.
 snow (like salt) – pokaktok.
 snow (mixed with water) – massok.
 snow (newly drifted) – akelrorak.
 snow (on clothes, boots, etc.) – ayak.
 snow (is soft) – mauyak, mauya[ocircumflex]lertok.
 snows (it) – kannertok.

en Russe :

 Sneg, the basic « snow » word.
 Pozjomka (forgive the transliteration !) and
 V’juga – both « snowstorm » words. Also
 Buran and
 Metel’. Again, words for the storms, not snow itself.
 Rjanda. Wet snow. (arch.)
 Lepen’. The same, more « clumps of slush » ?
 Ljapuxa. Same…
 Chicher. Back to the storms that have snow sometimes.
 Xurta. Storm word.
 Snezhura. this is fresh-fallen snow.
 Chir. Snow of a skiiable type. A Siberian term.

autres...

 En mesurant manuellement la résistance : à l’aide d’une plaquette métallique que l’on fait descendre avec une pression constante dans la neige : chaque couches a une résistance différente. Mais il existe aussi la technique manuelle, où on essaie d’enfoncer :

 le poing,
 quatre doigts
 un doigt,
 un crayon,
 une lame de couteau

3. Estimation de l’humidité de la neige :

 Qualitativement :

Il suffit pour cela de tenter de fabriquer des boules de neige. Ce paramètre varie avec la température mais nous renseigne assez bien sur la quantité d’eau contenue dans la neige. Si la confection des boules est difficile et qu’elles ne se tiennent pas, c’est que celle-ci est sèche, à l’inverse, si celle-ci s’agglomère voire mouille les gants, c’est qu’elle est humide.

Photo : OSI/Jérome Mathey

 Quantitativement :

Prélever dans une bouteille coupée ou un récipient de mesure ad’hoc une carotte de un demi-litre de neige et la peser. Le poids de la neige comparé au poids de l’eau donne le degré d’humidité de la neige.

On peut aussi prendre les mêmes quantités de neige dans des récipients identiques, laisser fondre et mesurer le volume d’eau obtenu.

A lire également : Comment mesure-t-on la densité de la neige ?

4. Repérage des différents grains de neige suivant les couches.

L’observation de la forme des « grains de neige » contenus par les différentes couches est une mine d’information sur les conditions météorologiques en altitude, et sur l’histoire récente du manteau. La transformation des couches est évidemment responsable de l’instabilité de la neige et du développement/déclenchement des avalanches.

Observation des cristaux à la loupe binoculaire

Photo : Mathey Jérome - OSI - 2009

Afin de savoir à quels cristaux et à quelle forme on a affaire, il faut pouvoir effectuer ses observations à la loupe comparer avec une plaquette guide, on pourra différencier :

 les cristaux de neige fraiche (durée maximum : une journée, densité faible de 50 à 150kg/m³).
 la neige roulée (qui se forme juste avant d’arriver au sol).
 les particules reconnaissables : les étoiles s’arrondissent

Classification de Magono and Lee, 1966

Les particules reconnaissables se classent selon deux catégories (selon la température) :

Tablette de terrain

 Par températures moyennement froides (à préciser) :

• grains fins (- de 0,5mm, 200 à 400kg/m³)
• grains un peu plus gros
• grains ronds (plusieurs mm, 300 à 500kg/m³)

Evolution de la neige

ANENA

 Par températures très froides (à préciser)

• grains à faces planes (1mm, 250 à 350kg/m³)
• gobelets (plusieurs mm)

Toutes ces particules sont sujettes à évolution, de part le principe de sublimation-condensation (thermodynamique classique) et par les évolutions thermiques et hygrométriques locales. La finalité étant toujours la construction de grains ronds (augmentation de la densité du manteau neigeux)

5.Les activités que l’on peut réaliser dans la neige :

 Capturer des cristaux de neige une chasse minutieuse
 Construire un Quinzee ou un Igloo, astuces et sécurité.
 Cristallographie et cristallogénèse, formes et angles
 Les classifications des cristaux de neige
 Voir un cristal grandir
 Synthétiser les flocons de neige, un défi et des problématiques.
 Observation du manteau neigeux, effectuer une coupe de neige
 Estimer un risque d’avalanche
 Mettre en évidence l’interaction entre la neige et la nature (protection de la faune, influence sur les plantations, entomofaune)
 Créer des fiches d’identités par type de cristaux de neige
 Compléter des catalogues de photographies existants, comme www.osi-photos.org/thumbnails.php?a...
 Dessiner les cristaux de neige et retrouver les formes issues de la nature (feuille d’hexagones en PJ)

Feuille d’hexagones utile au dessin des cristaux

6.Idée de progression :

Photo : OSI/Jérome Mathey

Nous observerons la neige sous tous ses aspects, en commençant par la surface, puis en creusant un peu. Nous commencerons à émettre des hypothèses sur sa structure et sur sa formation. La question relative à cette séquence d’animation est : Qu’est-ce que la neige ?

Objectif : Se familiariser avec le contact de la neige, de sa manipulation et du milieu dans lequel nous allons l’étudier.

Cristal de givre observé à la loupe binoculaire

Photo : OSI/Jérome Mathey

- Activité de Découverte :
Grâce aux questions posées à la séquence précédente, nous commencerons à étudier la neige grâce aux outils développés par la Nivologie, la science de la Neige. Nous commencerons à comprendre pourquoi la neige glisse, pourquoi permet-elle aux animaux de survivre pendant leur période d’hibernation mais aussi pourquoi celle-ci peut être dangereuse.

Objectif : aborder tous les aspects de la neige, comprendre sa formation et sa constitution, prendre en compte cette étape dans le cycle de l’eau, dans le modelage des paysages (glaciers).

Dispositif de création de cristaux de neige

Schéma : K. Libbrecht

- Activité d’approfondissement :
Cette séquence permettra aux enfants d’utiliser différentes techniques de mesure et d’observation du manteau neigeux et des flocons de neige. Ils parcourront les différentes propriétés physiques de la neige. Une activité autour des cristaux permettra de comprendre la forme caractéristique des flocons.

Objectif : Cette séquence à pour objectif de donner des outils de mesure, de faire découvrir différentes propriétés de la matière (température, densité, réflexivité, résistance mécanique, aspect de surface, capacités d’isolation).

- Projet de Recherche :
La photographie des cristaux de neige, à la recherche de formes inédites. Nous essaierons de capturer et figer des formes non encore observées au centre.

Objectif : Autonomie, prise d’initiative, travail d’équipe, sont les mots clés que nous mettront en œuvre au cours de ces séquences. En travaillant par petits groupes, avec des projets bien définis, nous permettront aux enfants d’être les acteurs de leurs découvertes en leur donnant les moyens d’être de jeunes chercheurs en herbe.

Si ces formations vous intéressent, le programme de Recherche et d’Education Minéo et Objectif Sciences International organisent des séjours de Recherche Participative Ski et Cristaux de Neige chaque année. Visitez le site www.vacances-scientifiques.com/Ski-... pour plus d’informations et rejoignez-nous sur le TERRAIN DE VOS AVENTURES !