AVALANCHES

Avalanches poudreuses

Une avalanche poudreuse est un mélange d'air et de neige dont la dynamique dépend essentiellement de son interaction avec la neige se trouvant à l'avant de l'écoulement, mais aussi de la topographie. On distingue la bouffée de densité, de masse constante, qui ne reprend pas ou plus de neige, et le courant de gravité dont la masse croît par incorporation de neige à l'avant. Dans chaque cas, on établit une distinction entre l'écoulement canalisé (bidimensionnel) et non canalisé (tridimensionnel).

Connaissant la topographie et la densité de la neige en place, on peut calculer approximativement la vitesse et la dimension de l'avalanche poudreuse en un point de sa trajectoire. On est cependant obligé de faire des hypothèses sur l'interaction écoulement-neige en place pour déterminer si cette neige sera ou non reprise par l'avalanche. Selon le choix effectué, l'écoulement se présentera de façon très différente. Le courant de gravité canalisé est le plus destructeur ; à l'inverse, la bouffée non canalisée se diffuse dans l'air ambiant sans provoquer de dégâts importants.

Une avalanche poudreuse est freinée non par la surface sur laquelle elle s'écoule, mais par l'air, qui lui oppose une résistance. Cela explique plusieurs de ses propriétés caractéristiques : sa vitesse élevée (jusqu'à 100 m/s, soit 360 km/h), sa densité faible (elle atteint, par mélange, la densité de l'air ambiant dans le cas des bouffées de densité), ses proportions importantes (jusqu'à plusieurs centaines de mètres de hauteur) et une mise en vitesse de l'air à l'avant, souvent décrite à tort comme une onde de choc.

Ces facteurs expliquent pourquoi l'avalanche poudreuse est redoutée. Elle l'est moins, en fait, par la valeur absolue des efforts exercés (quelques dizaines de kilonewtons par mètre carré en équivalent statique) que par l'imprévisibilité de sa trajectoire (elle est peu guidée par le relief), la direction des efforts exercés (effets d'aspiration et de soulèvement) et les effets dynamiques (fréquences propres de l'ordre du hertz). La mise en vitesse de l'air ambiant conduit à des effets de pression d'arrêt qui, s'ils ne sont pas très destructeurs, impressionnent beaucoup les habitants (vitres cassées sur le versant opposé, parfois à plusieurs kilomètres de la zone d'arrêt de la neige).

Avalanches denses

Les avalanches denses sont beaucoup plus proches d'un écoulement hydraulique de type torrentiel, du moins dans leur zone canalisée. On distingue, comme dans le cas d'un torrent, une zone d'accumulation, une zone canalisée (chenal d'écoulement) et une zone d'arrêt (zone de dépôt).

Dans la zone d'accumulation, il y a mise en mouvement progressive de la neige. Le mouvement peut s'arrêter avant la zone canalisée si l'énergie n'est pas suffisante pour provoquer la décohésion et/ou la rupture au cisaillement de la neige en place.

Si l'écoulement arrive avec une énergie suffisante à l'entrée de la zone canalisée, l'avalanche va atteindre un régime relativement stable. Sa vitesse de front et sa hauteur varient peu si la pente et le profil en travers restent constants et si des singularités de relief ne perturbent pas l'écoulement, auquel cas on pourrait passer au régime d'avalanche poudreuse. Dans la zone canalisée, les ordres de grandeur sont les suivants : vitesse de front, de 10 à 50 m/s (environ de 40 à 200 km/h) ; hauteur de front, de 1 à 10 m ; masse spécifique, de 100 à 300 kg/m³.

La sortie de la zone canalisée coïncide généralement, pour des raisons géomorphologiques, avec une réduction importante de la pente. L'avalanche subit alors une réduction de sa vitesse de front, un étalement avec une séparation de sous-écoulements (« doigts de gant »). L'analogie hydraulique n'est pas valable dans cette phase où le fluide n'est pas newtonien, mais probablement binghamien, c'est-à-dire que son comportement est intermédiaire entre celui d'un fluide comme l'eau et celui d'un solide.

Les effets dynamiques d'une avalanche dense sont beaucoup plus faciles à comprendre que ceux d'une avalanche poudreuse ; ce sont d'abord des effets de choc provoqués par un écoulement en masse. Cependant, surtout si l'on se trouve à proximité de la sortie de la zone canalisée, on note, dans les efforts enregistrés, une grande dispersion spatiale et temporelle, qui est liée à des phénomènes de turbulence.

Avalanches en plaques

Le terme d'avalanche en plaques est souvent utilisé improprement pour caractériser tous les écoulements découlant de la rupture d'une plaque, c'est-à-dire d'une couche de neige cohérente. On doit le réserver aux glissements en masse à qui la topographie et l'état physique du manteau neigeux en surface ne permettent pas d'atteindre une vitesse suffisante pour se développer sous la forme d'une avalanche proprement dite.

Modélisation

Les avalanches peuvent être « reproduites » sur des modèles physiques à échelle réduite. Ce travail sur maquette est bien adapté à l'étude des avalanches poudreuses. Il est à noter que le fluide ambiant est simulé non par de l'air, mais par de l'eau, qui donne des résultats beaucoup plus réalistes. Les avalanches denses se prêtent plutôt à une modélisation de type numérique, c'est-à-dire à un calcul par résolution d'équations. Dans les deux cas, il est indispensable de procéder à des mesures sur le terrain pour vérifier la valeur des modèles mis au point.