Aperçu de la pratique et de la théorie des avalanches

En toute connaissance de cause, nous abordons l'hiver en montagne. Même si nous sommes parfaitement préparés, les avalanches sont des événements naturels que nous ne pouvons jamais totalement exclure. Des formations professionnelles, une solide expérience et des connaissances approfondies permettent de minimiser les risques. C'est justement cette dernière qui nous aide à comprendre comment une situation d'avalanche se produit. Plongez dans le monde complexe et fascinant des avalanches avec Janic Cathomen et son expertise au SLF.

Il neige. Enfin ! Déjà maintenant ? Les uns ont tous leurs vêtements d'hiver, les autres se dépêchent. Pour beaucoup, la neige fraîche fait naître les premiers rêves éveillés de journées passées dans la poudreuse ou de randonnées. Le calme de la montée, la beauté du paysage. Ou encore, un peu nerveux, en haut de la pente. Enfin, on s'engage dans les fixations. La descente en vue. Vivre la pression des carres des prochains virages, des chevilles aux genoux, aux hanches et au torse. En fait, il est banal de constater le plaisir que de telles choses peuvent nous procurer.

Cependant, cette harmonie n'est pas si simple à vivre. Pour de nombreux freeriders*, alpinistes hivernaux et skieurs/snowboarders*, le risque d'avalanche est un thème omniprésent dans la planification des descentes à venir. À juste titre, car les avalanches représentent un risque réel. Malheureusement, le phénomène de l'avalanche n'est que rarement tangible de manière objective. Pour rendre nos aventures plus sûres, nous ne pouvons pas faire l'économie d'une évaluation du risque d'avalanche. "Preparation is key !" C'est précisément l'objet de l'article qui suit. Il vise à transmettre des connaissances. Une préparation autour d'un thème complexe sera alors au moins un peu plus simple.

Ce qui vous attend dans l'article complet suivant:

1. Une courte partie interpersonnelle doit servir d'introduction. Celle-ci doit nous mettre tous sur la même longueur d'onde. Nous ferions tous bien, indépendamment de nos compétences, de répéter certaines choses saison après saison.
2. L'interprétation d'un profil de neige est ensuite expliquée plus en détail. Avec cet apport pratique en arrière-plan, nous passons au test dans la troisième partie.
3. A l'aide de facteurs de formation d'avalanches donnés, nous voulons dans la troisième partie travailler nous-mêmes sur le danger d'avalanche.
4. Pour terminer l'article, nous nous penchons sur une matière encore plus complexe et examinons les résultats de la recherche actuelle sur les avalanches concernant la vitesse de propagation des ruptures. Même si cette partie théorique nous semble étrangère : "Preparation is key !" -

Pourquoi il nous est bon de répéter ces choses année après année

L'expérience vient de l'évaluation des conditions rencontrées. Seulement, celles-ci peuvent aussi nous donner une image tout à fait fausse. Les décisions positives prises lors de la planification, le jour X et sur une pente isolée peuvent ne pas être validées, voire être fausses. Ce n'est qu'à partir d'expériences négatives, et donc d'avalanches et de leurs conséquences, que nous pouvons, même si ce n'est pas toujours le cas, les attribuer à des erreurs de notre part et donc en tirer des enseignements. Ce n'est qu'ainsi que notre expérience s'enrichit.

Mais (heureusement), la plupart d'entre nous n'ont pas connu de tels événements. Et nous sommes encore moins nombreux à pouvoir en tirer des enseignements. Que pouvons-nous donc faire pour rendre nos journées en montagne aussi sûres que possible ? En règle générale, il faut se former. Cela va de la planification à la technique de ski personnelle, en passant par l'équipement et son utilisation et le sauvetage. Sur tous ces points, suivre des cours d'avalanche peut contribuer à améliorer le savoir-faire.

En fin de compte, il faut aussi être conscient de sa responsabilité envers ses amis* avec lesquels on est en route. Dans ce contexte, il est légitime de se poser des questions : Est-ce que je veux partir en randonnée avec mon voisin ? Est-ce que ces personnes savent ce qu'il faut faire en cas d'urgence ? Ces questions peuvent bien sûr aussi être posées à mon interlocuteur. Car personne ne veut être trop lent en cas d'urgence et savoir après coup qu'on aurait pu être mieux préparé.

Interpréter un profil

_{Image 1 : Exemple de profil, Source SLF Davos
Figure 2 : Nom, taille, symbole et description des formes de grains, Source SLF Davos}

En plus du bulletin d'avalanches, le site SLF ou l'application SLF Whiterisk proposent également des cartes utiles contenant encore plus d'informations. L'une d'entre elles montre les profils actuels et leur emplacement. Bien entendu, les profils n'ont qu'une représentativité limitée, car la structure du manteau neigeux est très hétérogène. Les profils ne donnent donc qu'un aperçu local. Il est néanmoins judicieux de les regarder un peu plus souvent. Si l'on en regarde plusieurs, ils donnent une bonne image de la situation actuelle. C'est justement lorsqu'on décide de creuser soi-même un profil qu'il est utile d'avoir une vue d'ensemble de ce à quoi on doit faire attention.

Comment lire ces informations ?

Dans les en-têtes du profil, nous pouvons trouver des informations spécifiques à la création. En d'autres termes : où, quand, à quelle altitude, dans quelle orientation de la pente et à quelle inclinaison le profil a été relevé. La ligne rouge montre l'évolution de la température à l'intérieur du manteau neigeux et dans l'air.  

Les zones ombrées en bleu et en gris décrivent les duretés des différentes couches du manteau neigeux. La dureté au battage (zone ombrée en bleu, également appelée résistance au battage) mesure la dureté des couches verticalement, tandis que la dureté à la main (zone ombrée en gris) nous permet d'obtenir une comparaison horizontale. Plus les surfaces ombrées s'étendent vers la gauche, plus la couche trouvée était dure en cas de pression par le haut ou par l'avant. La résistance au battage est mesurée par la sonde de battage, le poids connu du battage et le nombre de coups qui agissent sur la couche de neige pour que la sonde de battage continue à pénétrer dans le manteau neigeux. Elle est exprimée en newtons (N). La dureté manuelle est, comme son nom l'indique, mesurée à la main. Elle peut être déterminée facilement sur le terrain, sans devoir emporter un appareil de mesure. Elle est subdivisée en niveaux (1-5, couteau-poing, voir exemple de profil).

Les colonnes sur le côté droit du profil de dureté nous renseignent en outre sur la hauteur de neige, l'humidité de la neige, la forme et la taille des grains et le niveau de la dureté manuelle. La subdivision horizontale des colonnes nous permet de lire l'épaisseur des différentes couches de neige. Dans ces subdivisions, nous apprenons également quelles sont les formes et les tailles de grains prédominantes de la couche et quelle est sa dureté selon le degré de dureté manuelle. Toutes ces informations permettent de caractériser les couches potentiellement dangereuses et d'en tirer des conclusions. Les endroits particulièrement délicats sont marqués par des "rivets" (astérisques).

Tout à droite du profil, nous voyons un test de bloc glissant. Il faut se représenter les lignes comme une vue latérale de la pente. La ligne oblique, continue jusqu'au bord, signale la surface sur laquelle le manteau neigeux qui se trouve au-dessus glisse. La ligne avec le coude doit représenter la hauteur de la planche qui a glissé. La position et l'inclinaison de la pente sont également indiquées.

Pourquoi cela nous intéresse-t-il?

En fin de compte, nous voulons savoir comment les conditions actuelles, telles que nous les trouvons, se sont formées. La plupart du temps, les couches fragiles sont si minces qu'elles ne peuvent pas forcément être mesurées avec la dureté de la main. Elles se caractérisent toutefois par des différences dans la forme des grains. Plus le manteau neigeux est tassé, plus il est dur. De nombreux petits cristaux/grains de neige sont alors très proches les uns des autres et remplissent ainsi bien l'espace entre eux (exemple des grains de sable). Plus les grains sont gros, moins ils sont serrés et plus il y a d'air entre eux. Une couche devient ainsi molle (exemple des plumes). Ces couches de neige avec une forte proportion d'espaces vides forment les couches fragiles. Ce sont ces couches fragiles et leurs transitions qui se brisent lors de l'initiation d'une avalanche. Sous une charge suffisante, les cristaux de ces couches s'effondrent et le manteau neigeux se tasse. C'est ce que nous connaissons du bruit du whump. Si, en plus, la pente est suffisamment raide, il peut y avoir formation d'avalanches. La position des couches fragiles joue un rôle important. Elle détermine la quantité de neige mobilisée et l'ampleur du danger que peut représenter une avalanche.

_{Figure 3 : Grand cristal de neige. Chaque case de la grille mesure 2 mm de long.}

Et quelles évaluations sont possibles sur le terrain?

Premièrement, le profil de neige nous sert d'aide à la planification lorsque nous préparons la randonnée à la maison. Dans certaines situations, il est utile de creuser soi-même un profil. Même s'il ne s'agit que d'obtenir une vue d'ensemble ou de mieux comprendre les processus de formation des avalanches. Bien sûr, nous ne pouvons pas déterminer la dureté du bélier. De même, il est peu probable que nous ayons un thermomètre sous la main. Cependant, lors de la randonnée, nous pouvons au moins estimer la dureté de la main dans le manteau neigeux. Les grandes couches fragiles sont également visibles à l'œil nu. S'il fait suffisamment froid, on peut aussi observer la forme des cristaux sur le gant. Si l'on veut être précis, l'établissement d'un profil prend beaucoup de temps. Dans la pratique, nous pouvons plutôt nous concentrer sur les points faibles, ce qui réduit le temps passé. Mais on n'a pas toujours le temps de le faire en tournée. Les jours où l'on interrompt l'excursion prévue sont particulièrement propices. Que ce soit en raison du temps, de la condition physique ou du risque. Avant de rentrer plus tôt à la maison, il vaut la peine de prévoir du temps pour cela. Si l'on interrompt la course en raison d'un risque d'avalanche trop élevé, il faut toutefois veiller à ne pas se trouver sur une pente avalancheuse ou une zone de sortie.

_{Figure 4 : couche fragile classique. La différence de forme des grains et de structure de la couche par rapport aux couches supérieure et inférieure est clairement visible.}

Evaluation de différents facteurs de formation d'avalanches

Cette section a pour but de classer correctement les informations données et de tester ses propres connaissances. Il a neigé, comment cela se répercute-t-il sur le niveau de danger actuel ? Le vent a-t-il une influence ? Que se passe-t-il avec la température ? L'exemple est fictif, ce qui signifie que la situation pourrait se produire à tout moment. La période choisie pour l'exercice est la deuxième semaine de janvier.

Le but est d'abord de déduire le niveau de danger actuel à partir d'un bulletin d'avalanche donné. Ensuite, il s'agit de simuler l'évolution du niveau de danger pour les jours suivants à l'aide des facteurs mentionnés ci-dessus. Le bulletin est diffusé le matin à 8 heures.

Evaluation du niveau de danger dominant.

A l'aide du bulletin d'avalanches du 11 janvier ci-dessous, nous voulons déterminer le niveau d'alerte correspondant (1 - 5, faible à très fort) le 11 janvier.

_{Figure 5 : Niveaux européens de danger d'avalanche}

Esquisser davantage l'évolution du bulletin à l'aide des données suivantes.

Neige fraîche

Le tableau indique les valeurs de neige fraîche de cette période. D'une part en cm et d'autre part en mm de précipitations. Il faut noter que les quantités de neige fraîche ont toujours été mesurées le matin à 8 heures. Il faut donc partir du principe qu'une grande partie de la neige est tombée la veille.

Température et hauteur de neige

Dès que les courbes de température de l'air et de la neige se rejoignent, alors il neige.

Vitesse et direction du vent

Les pointes des rafales sont roses et la vitesse moyenne du vent est verte. 360 degrés correspondent au nord.

Inscrire les données

A l'aide du tableau ci-dessous, les différents facteurs peuvent être évalués (+/-) pour chaque jour. La justification de cette décision peut être inscrite à côté. Le degré d'avalanche correspondant est ensuite inscrit dans l'Overall Assessment. Comme une situation de danger peut encore se différencier à l'intérieur d'un même degré, le deuxième tableau présente en outre une évaluation graphique.

Solutions

Le bulletin donné nous révèle déjà beaucoup par le texte. Pourtant, ces éléments sont centraux :

• Whumpfs and shooting cracks
• Easy triggering of snow slab avalanche by single skier
• Natural (spontaned) avalanches expected but not frequent
• Avalanches can get large
• Critical conditions, experience is required for off-piste activities and ski touring
• No infrastructure in danger

Les signaux d'alerte indiquent une couche fragile. Les avalanches sont faciles à déclencher. C'est pourquoi il faut partir du principe que l'avalanche est importante. Ensuite, il arrive que des avalanches importantes et même spontanées se produisent. Cela correspond normalement au niveau 4, fort. Les deux dernières affirmations permettent cependant de conclure à un degré marqué. Les conditions sont certes critiques, mais pas mauvaises en général. Lorsque l'infrastructure est en danger, le niveau 4 est généralement émis. Ce n'est pas le cas chez nous. Le niveau de danger pour le 11 janvier est donc de 3, marqué.

Que va-t-il se passer ensuite?

Débutant à la mi-journée, il a neigé jusqu'au 13 janvier au matin, soit 33 cm au total. C'est plutôt défavorable pour notre situation (-). Les mesures de vent se situent toutefois dans une fourchette modérée le 12. La vitesse moyenne du vent reste inférieure à 20 km/h. C'est pourquoi il n'y a pas de transport de neige important et donc pas de neige soufflée (0). La température varie entre -12 et -2 degrés Celsius (0). Le manteau neigeux (snow cover) est toujours plutôt défavorable, comme nous pouvons le voir sur le profil. Nous avons à faire à un pied faible et un problème de neige ancienne semble être présent (-). Par rapport à la veille, il n'y a cependant pas de changement. Le niveau de danger reste 3, marqué.

Qu'en sera-t-il le 13 janvier ? Il y a 27 cm de neige fraîche. Problème : en mm, cela fait 39. Nous en déduisons qu'il s'agissait d'une chute de neige mouillée - nous avons donc affaire à de la neige fraîche lourde (- -). À cela s'ajoute la vitesse du vent. Celle-ci augmente au cours de la journée, ce qui pousse la valeur moyenne à plus de 40km/h (-). Nous devons donc également nous attendre à de la neige soufflée. La température évolue entre 0 et -4 degrés Celsius (0). Dans le manteau neigeux, nous observons la même chose que ci-dessus (-). Rien ne change par rapport à la veille. Il faut désormais compter avec un degré de danger 4, fort, .

Le 14 janvier, il n'y a plus de neige fraîche (voir la valeur mesurée le 15 janvier, car mesurée à 8 heures du matin). Cependant, la quantité de neige fraîche des 3 derniers jours est de 72 cm (82mm) (-/0). Jusqu'au matin, le vent est relativement fort (en moyenne 60km/h, rafales jusqu'à 100km/h). Cela peut entraîner de grandes dérives de la neige (-). La température baisse de -5 à -8 (0). Le problème de la neige ancienne est toujours présent mais enterré plus bas. Un déclenchement pourrait donc être plus difficile (-/0). Même si les facteurs sont ici évalués de manière plutôt négative, il faut partir du principe que la détente naturelle du manteau neigeux après les tempêtes fera retomber l'activité avalancheuse à un 3, marqué.

Au soir du 12 janvier, nous passons donc du degré de danger 3 au degré 4. Le pic se produit dans la nuit du 13 au 14. Alors que la nuit du 14 est encore importante, la situation se calme un peu en cours de journée (elle descend à un degré marqué). Il faut absolument garder à l'esprit qu'un bulletin ne se contente pas de décrire le danger en fonction des facteurs actuels. C'est aussi une prévision. Ce n'est que l'interaction entre les conditions existantes et les facteurs à venir qui donne une image correcte de la situation qui nous attend.

À quelle vitesse la rupture se propage-t-elle dans le manteau neigeux?

De l'application à la théorie et à la recherche. Dans cette section, je traite d'une partie très théorique. Les informations qui suivent sont le contenu d'études récentes. Elles offrent des aperçus intéressants, mais leur application pratique est limitée, car la complexité du système avalanche n'offre pas partout les mêmes solutions. C'est pourquoi la partie suivante sera plutôt complexe.

A propos de la mise en place

Pour qu'une avalanche se forme, il faut que la pente soit suffisamment raide. En outre, il faut une amorce de rupture. Comme nous l'avons déjà expliqué dans le chapitre sur le profil, il doit y avoir une couche plus faible. Si la pression est suffisante (selon la situation, le poids du manteau neigeux, les sportifs* ou la force due à une explosion), cette couche s'effondre. En outre, la couche fragile doit également être présente sur une surface suffisante. Ce n'est qu'à cette condition que la fracture peut se propager. Jusqu'à présent, on n'a pu qu'estimer la vitesse à laquelle cette rupture se propage (si elle se produit). Des mesures ont été effectuées à cet effet au SLF de Davos. Afin de pouvoir les comparer entre elles, la vitesse de propagation de la rupture a été calculée à l'aide de différentes méthodes. Les méthodes et les résultats sont brièvement décrits ici. Nous avons essayé d'interpréter les petits, moyens et grands événements (sans tenir compte du degré d'avalanche).

Méthode 1 : petits événements

Les petits événements ont été étudiés à l'aide de la méthode dite PST, Porpagation Saw Tests. Un bloc allongé (1-5 mètres de long, 30-50cm de large) est déblayé à la pelle. Ensuite, on commence à scier la couche fragile à une extrémité avec une scie à neige jusqu'à ce que la rupture se poursuive d'elle-même. Jusqu'à quel point on a pu dire dans la neige jusqu'à ce que la propagation de la rupture commence, cela donne des indications sur la stabilité du manteau neigeux.

_{Illustration 6 : Structure de la méthode PST}

Nous avons filmé le PST depuis le côté long avec une caméra Ultra Slow Motion. Cela nous a permis de déterminer le moment exact de la propagation autonome (t1). Nous avons également pu déterminer le moment où la rupture a atteint l'extrémité du bloc de neige (t2), ce qui nous a permis de déterminer une différence de temps. Comme nous connaissions la longueur entre la propagation autonome et la fin du bloc (nous l'avons mesurée, d), nous avons pu calculer une vitesse. Celle-ci a une valeur moyenne de 43m/s.

Méthode 2 : événements moyens

Une nouvelle approche a été choisie pour estimer une surface/distance de propagation plus grande/longue (5-20 mètres). Pour cela, des capteurs d'accélération ont été répartis les uns après les autres dans le manteau neigeux selon une ligne aussi droite que possible. Ces capteurs d'accélération sont calibrés avec une horloge GPS haute résolution. Si les capteurs se mettent en mouvement, cela s'observe dans les données de mesure. Au repos, les capteurs mesurent la force d'attraction terrestre. S'ils tombent vers le bas, celle-ci diminue. On peut observer cette déviation lorsque la couche fragile se rompt. Si celle-ci se rompt, la partie de la couche de neige qui se trouve au-dessus tombe en effet un minimum (le manteau neigeux se tasse).  

_{Figure 7 : Déroulement de la mesure de la vitesse des événements moyens}

Comme nous l'avons déjà mentionné, les capteurs ont été disposés en ligne droite dans la neige (1). Ils se sont ensuite dirigés vers le premier capteur (2). L'objectif était de déclencher une rupture par le mouvement en marchant dans la neige et de provoquer ainsi un bourdonnement (3). Comme les capteurs étaient alignés dans la neige et que la rupture se propageait depuis notre position, le signal a été enregistré à chaque capteur plus éloigné de nous à un moment ultérieur (4 et 5). Nous avons ensuite mesuré la distance entre les capteurs (6). Plus tard, lorsque nous avons évalué les capteurs, nous avons pu déterminer, à l'aide de l'horloge GPS, le moment exact où le manteau neigeux s'est tassé au niveau de chaque capteur (c'est-à-dire le moment où la mesure s'est propagée dans le capteur). Les différents capteurs ont ensuite été comparés entre eux et une différence de temps a été calculée. A l'aide de cette différence et de la distance, il a été possible de calculer une vitesse. Celle-ci était en moyenne d'environ 49 m/s.

Méthode 3 : grands événements

Pour placer les valeurs mesurées jusqu'à présent dans un contexte proche de la pratique, nous avons également évalué les grands événements (de 20m à 400m). Cela s'est fait une nouvelle fois à l'aide d'une autre méthode. Une vidéo d'une avalanche a été géoréférencée. Cela signifie que différents points du terrain sont reportés sur une couche d'informations géographiques (altitude et distance) dans un programme SIG.

_{Figure 8 : Procédure pour les grands événements}

Pour cela, différents cadres (images) ont été exportés de la vidéo. Cela a d'abord été fait avec l'image où l'avalanche a explosé (dessin de gauche). Dès qu'une fissure dans le manteau neigeux est apparue pour la première fois, la vidéo a été arrêtée et l'image correspondante exportée (dessin de droite). Cette image a également été géoréférencée. Pour calculer la vitesse, il fallait à nouveau calculer la différence de temps et la distance entre le point de déclenchement et la fissure. Nous connaissions la différence de temps car nous savions à quelle distance se trouvaient les images de la vidéo. Nous avons pu déduire la distance à partir de l'image géoréférencée. Nous avons ainsi calculé une vitesse de propagation moyenne de 36m/s;

Dans l'ensemble, nous voyons donc que la vitesse de propagation se situe entre 36m/s (129 km/h) et 49m/s (176 km/h). La différence entre les deux est due aux différents sites de mesure et aux différentes conditions d'enneigement ainsi qu'aux différentes structures du manteau neigeux. Parfois, parce que la mesure est tellement dépendante de ces facteurs, il devient difficile de transposer ces résultats dans la pratique. Et pourtant, plus nous en savons sur les avalanches, plus celles-ci deviennent tangibles.