Climatologie d’un site expérimental dédié aux études …risknat.org/pages/programme_dep/docs/cen/2000_guyomarch... · sur les effets du vent sur la neige. 2 Viabilité hivernale

1

G. Guyomarc’h, Y. Durand,L. Mérindol et F. Naaim-Bouvet

CNRM – Centre d’Études de la Neige

Climatologie d’un site expérimental dédié aux études sur les effets du vent sur la neige

2

Viabilité hivernale

VENT

Ecoulement Congère du vent résultante

Contexte de l’étude : les problèmes liés au transport de la neige par le vent

1 - Contexte plateau

3

VENT

Corniche

Crête

Plaque sous le vent

2 - Contexte haute-montagne

Problèmes liésau transport de la neige par le vent

Corniches, plaques à vent

4

Contexte de l’étude

Le site expérimental a fait l’objet de financements multiples dans le cadre des contrats de plan État – région Rhône-Alpes

Collaboration Cen – Etna et financement Conseil Général de l’Isère. Aide active du service des pistes de l’Alpe d’Huez (Sata)

Site de référence : 10 à 12 saisons de mesures

5

Objectifs de l’étude proposée (1)

Synthèse climatologique des paramètres enregistrés sur un site expérimental de haute montagne consacré aux études sur le transport de neige dû au vent,

Constitution d’une base de données accessible aux partenaires du projet,

Étude exhaustive des épisodes de transport de neige par le vent.

6

Objectifs de l’étude proposée (2)

Documentation complète des évènements de déplacement de neige dû au vent (plus de 120 épisodes sont ainsi décrits).

Valoriser auprès de la communauté scientifique les acquis des recherches effectués sur le site expérimental et accès possible aux labos menant des études dans le même domaine (serveur Web)

7

Déroulement du projet

Travail préliminaire au Cen de traitement et correction des données

Stagiaire Météo-France (mémoire de fin d’études) pendant deux mois (mai-juin 2000) : étude climatologique

Stagiaire IUT Informatique de Grenoble mai-juin 2001 pour le développement du serveur Web

8

Les sites de mesures (1)Dôme des Petites Rousses (2 800 m)

Vitesse et direction du vent

Tempé air

Col du Lac Blanc (2 710 m)

Vitesse et direction du vent

Tempé air

Épaisseur de neige

Équivalent en eau des précipitations

Détecteurs acoustiques du snowdrift

9

Les sites de mesures (2)

Dôme des Petites Rousses

Col du Lac Blanc

10

Les sites de mesures (3)

Mesures complémentairesMesures hebdomadaires

• Profils d’épaisseur de neige• Sondages par battage

Mesures pendant les épisodes de transport• Prise d’échantillons• Profils verticaux de flux de neige• Mesures mécaniques et détermination des types

de particules à la surface du manteau neigeux.

11

Climatologie des données (1)Roses des vents : classes de vent correspondant aux vitesses seuil d’érosion,

Rose des vents

012345360

2040

60

80

100

120140

160180

200220

240

260

280

300320

340

1 à 4 m/s4 à 8 m/s8 à 12 m/s>= 12 m/s

Histogrammes des températures

Evolution des températures

0

10

20

30

40

50

60

70

10 11 12 1 2 3 4

Mois

Fréq

uenc

e m

ensu

elle

(%)

< -10°-10 à -5°-5 à 0°>= 0°

12

Climatologie des données (2)

Épaisseur de neige et équivalent en eau des précipitations

Snow Depth and Water Equivalent 1992-1993

oct -0

1oct

-15oct

-29no

v-11

nov-2

6dec

-10dec

-24jan

-07jan

-21feb

-04feb

-18mar-

03mar-

17mar-

31apr

-14apr

-28

0

100

200

300

400

500

600 Water Equivalent (mm) Snow Depth (cm)

Vitesse moyenne du vent représentée sous forme de graphique temporel (code couleur pour représenter la direction)

Mean Wind Velocity and Direction(When V > 4 m/s)

468

101214161820

1-de

c-98

15-d

ec-9

8

29-d

ec-9

8

12-ja

n-99

26-ja

n-99

9-fe

b-99

23-fe

b-99

9-m

ar-9

9

Mar

-23-

99

NorthEastSouthWest

13

Analyse du vent (1) : phénomène de canalisation

0%

5%

10%

15%

20%

fréqu

ence

N E S Wdirection vent

Vitesse du vent <4 m/s 4 m/s <Vitesse du vent < 8 m/sVitesse du vent > 8 m/s

14

Analyse du vent (2)Direction 1 à 4 m/s 4 à 8 m/s 8 à 12 m/s >=12 m/s

360 22,8 17,6 8,4 1,920 0,5 0,5 0,2 0,140 0,6 0,3 0,060 0,8 0,080 0,9 0,1

100 1,0 0,8 0,1120 3,1 0,5 0,0 0,0140 2,3 0,6 0,2 0,0160 4,0 3,4 1,5 0,4180 3,9 4,0 1,9 0,5200 1,8 1,8 0,3 0,1220 0,2 0,1 0,0240 0,1 0,0 0,0260 0,0 0,0280 0,0 0,0300 0,0 0,0 0,0320 0,0 0,0340 0,1 0,1 0,0 0,0

0 à 1 m/s 12,2

Nb de données 39143

Compass Card from 1992 to 2000

0

5

10360

2040

60

80

100

120140160180200

220

240

260

280

300320

340

1 to 4 m/s4 to 8 m/s8 to 12 m/s>= 12 m/s

15

Analyses des précipitationsSnow Depth and Water Equivalent 1993-1994

oct -0

1oc

t-15

oct-2

9no

v-11

nov-2

6dec

-10dec

-24jan

-07jan

-21feb

-04feb

-18mar-

03mar-

17mar-

31apr

-14apr

-28

0

100

200

300

400

500

600 Water Equivalent (mm) Snow Depth (cm)

16

Analyse des périodes de "snowdrift"

feb-1 feb-2 feb-3 feb-4 feb-5 feb-6 feb-7 feb-8 feb-9 feb-10

Snow

dep

th (

cm)

200

220

240

260

280

300

320

340

360

Win

d v

eloc

ity

(m/

s)

0

5

10

15

20

25

30Mean wind speed (15min) Max wind speed

Col du Lac Blanc February 2000

17

Détermination des périodes de "snowdrift"

Number of snowdrift periods

Number of consecutive hours3 4 5 6 7 8 9 10 11

Number of snowdrift periods

Number of consecutive hours3 4 5 6 7 8 9 10 11

0

100

200

300

400

500

600

0

100

200

300

400

500

600

>= 2 cm >= 3 cm >= 4 cm >= 5 cm

119 occurrences

Extract of snowdrift period calendar

Date hh Duration Wind direct. Swe Snow depth

mean max min mean max min mean max min mean

10/24/1992 5 5 -8,9 -8,4 -9,4 9,4 10,4 7,8 1,5 1,7 1,4 360 0 511/13/1992 17 6 -8,3 -7,2 -9,1 12,0 14,4 10,8 1,3 1,4 1,3 3 0 2011/18/1992 19 10 -3,0 -1,9 -4,8 9,4 10,6 7,0 1,4 1,5 1,3 360 3,8 1011/19/1992 16 6 -2,6 -1,8 -3,2 8,8 10,2 6,7 1,6 1,7 1,4 360 1,8 1112/4/1992 21 6 -3,1 -2,8 -3,3 9,9 10,7 7,9 1,3 1,4 1,3 183 2,8 412/6/1992 1 5 -13,0 -12,6 -13,5 10,1 10,7 8,9 1,4 1,5 1,3 360 0 5

12/13/1992 15 5 -1,7 -0,7 -3,2 10,3 11,2 9,2 1,3 1,4 1,2 360 0 121/27/1993 8 5 -5,7 -5,5 -6,2 11,5 12,2 9,8 1,3 1,3 1,3 360 0,2 172/21/1993 12 5 -13,4 -11,8 -15,1 6,4 9,9 4,5 1,8 2,4 1,3 360 0 253/4/1993 17 8 -11,9 -11,1 -12,5 14,4 17,4 8,3 1,4 2,0 1,2 360 0,4 12

12/1/1993 23 9 -6,7 -5,3 -8,2 10,4 11,0 9,7 1,3 1,4 1,2 360 0 1012/11/1993 6 5 -10,6 -9,2 -11,4 8,9 10,0 6,3 1,7 2,0 1,5 360 0,8 1312/21/1993 21 13 -14,8 -12,5 -16,0 8,9 12,4 4,9 1,5 1,8 1,3 360 0,2 2412/26/1993 8 11 -16,7 -16,1 -17,6 15,0 17,4 10,6 1,2 1,3 1,2 360 0 18

Air Temperature Mean Velocity Gust

Extract of snowdrift period calendar

Date hh Duration Wind direct. Swe Snow depth

mean max min mean max min mean max min mean

10/24/1992 5 5 -8,9 -8,4 -9,4 9,4 10,4 7,8 1,5 1,7 1,4 360 0 511/13/1992 17 6 -8,3 -7,2 -9,1 12,0 14,4 10,8 1,3 1,4 1,3 3 0 2011/18/1992 19 10 -3,0 -1,9 -4,8 9,4 10,6 7,0 1,4 1,5 1,3 360 3,8 1011/19/1992 16 6 -2,6 -1,8 -3,2 8,8 10,2 6,7 1,6 1,7 1,4 360 1,8 1112/4/1992 21 6 -3,1 -2,8 -3,3 9,9 10,7 7,9 1,3 1,4 1,3 183 2,8 412/6/1992 1 5 -13,0 -12,6 -13,5 10,1 10,7 8,9 1,4 1,5 1,3 360 0 5

12/13/1992 15 5 -1,7 -0,7 -3,2 10,3 11,2 9,2 1,3 1,4 1,2 360 0 121/27/1993 8 5 -5,7 -5,5 -6,2 11,5 12,2 9,8 1,3 1,3 1,3 360 0,2 172/21/1993 12 5 -13,4 -11,8 -15,1 6,4 9,9 4,5 1,8 2,4 1,3 360 0 253/4/1993 17 8 -11,9 -11,1 -12,5 14,4 17,4 8,3 1,4 2,0 1,2 360 0,4 12

12/1/1993 23 9 -6,7 -5,3 -8,2 10,4 11,0 9,7 1,3 1,4 1,2 360 0 1012/11/1993 6 5 -10,6 -9,2 -11,4 8,9 10,0 6,3 1,7 2,0 1,5 360 0,8 1312/21/1993 21 13 -14,8 -12,5 -16,0 8,9 12,4 4,9 1,5 1,8 1,3 360 0,2 2412/26/1993 8 11 -16,7 -16,1 -17,6 15,0 17,4 10,6 1,2 1,3 1,2 360 0 18

Air Temperature Mean Velocity Gust

18

Analyse des périodes de "Snowdrift" (1)

Wind speed (m

/s)

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Snow

depth (cm)

120

140

160

180

200

Water equivalent of precipitation (m

m)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

Col du Lac Blanc January 1996

Snowdrift Period

Wind erosion

Wind accumulation

19

Analyse des périodes de "Snowdrift" (2)

Utilisation des capteurs acoustiques

0

5

10

15

20

25

26-janv 27-janv 28-janv 29-janv 30-janv 31-janv 1-févr 2-févr

Temps (min)

Tens

ion

(mV)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Vite

sse

(m/s

)

Vitesse Tension

0

5

10

15

20

25

26-janv 27-janv 28-janv 29-janv 30-janv 31-janv 1-févr 2-févr

Temps (min)

Vite

sse

vent

(m/s

)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Tens

ion

(mV)

Vitesse Tension

20

Étude statistique Mean Median Stand.- dev. 1st quintile 2nd quintile 3rd quintile 4th quintile

Duration 8.2 6.0 4.2 5.0 6.0 8.0 11.0

Mean Velocity 10.6 10.4 2.8 8.3 9.8 11.1 12.7

Gust coefficient 1.5 1.4 0.3 1.3 1.4 1.5 1.7

Moved Snow Depth

22.2 18.0 18.1 10.0 13.0 21.0 33.0

Mean Median Std-dev 1st quintile 2nd quintile 3rd quintile 4th quintile

Mean Velocity 4.4 3.6 3.4 1.4 2.8 4.6 7.2Gust coefficient 2.1 1.7 1.7 1.4 1.5 1.8 2.4

Statistical results of the snowdrift periods

Statistical results for non-snowdrift periods

21

Définition d’un site Web

22

Conclusion et perspectives

Base de données des paramètres enregistrés,

Documentation des épisodes de transport (vitesse seuil, quantité de neige transportée, coefficient de rafales, …),

Mise en ligne des résultats de simulation et des différentes mesures réalisées sur le site.