La neige est aussi le dépôt des précipitations sur le sol ou sur un obstacle avant le sol (un toit, un arbre...) : c'est lemanteau neigeux[6]. Elle est donc toujours constituée d'un mélange de glace et d'air[7],[8], avec parfois (si sa température est proche de0 °C) de l'eauliquide. Le dépôt de ce matériau évolue, soit en mouvement (enpoudrerie, transportée par le vent, ou enavalanche), soit sur place, naturellement (dans uneplaque, unnévé, une corniche, unecongère) ou artificiellement (pardamage ou trituration lors d'évacuations mécaniques (ex :chasse-neige,souffleuse à neige) ou manuelles (ex :pelle à neige,boule de neige), ou lors de préparations pour unepiste de ski ou d'écrasements par circulation).
La neige disparaît soit :
parfonte : lorsque ses cristaux ou ses grains de glace fondent (par l'effet durayonnement solaire ou de la température de l'air ou duflux géothermique), vers de l'eau liquide ;
partassement lorsque l'air contenu est quasi complètement évacué : naturel vers unglacier, artificiel, par damage et fonte, vers duverglas ;
La neige est essentiellement blanche, mais légèrement bleutée en raison de laréflexion diffuse. Les cristaux de neige sont en effet transparents, mais la lumière est réfléchie de façon quasiment identique (le bleu étant légèrement moins absorbé) sur leurs interfaces, c'est-à-dire sur lesjoints de grain, dont l'orientation est distribuée aléatoirement. Cette nuance bleutée est particulièrement visible sur de grandes épaisseurs de glace, par exemple sur les glaciers. Avec le temps, les cristaux de glace s'arrondissent et perdent leur pouvoir réfléchissant, si bien que la neige d'hiver réfléchit seulement 50 % de la lumière tandis que la neige de printemps a le teint plus mat que celle tombée quelques mois auparavant[17].
Le codeMETAR d'observation de la neige est « SN »[18].
Johannes Kepler fut l’un des premiers scientifiques à s’intéresser à la formation des flocons. Il rédige en 1611 un traité,L’Étrenne ou la neige sexangulaire. Vers 1930, le JaponaisUkichiro Nakaya forme ses propres flocons dans des conditions expérimentales, fixant la température et lasaturation en eau. Il s’aperçoit alors que la forme des cristaux dépend de ces deux paramètres. En 1935,Tor Bergeron développe la théorie de croissance des flocons à partir de la cannibalisation desgouttes d’eau surfondues appelée l’effet Bergeron.
La forme des cristaux de neige varie en fonction des conditions atmosphériques de l'air dans le nuage lors de leur formation d'abord avec la température, mais aussi avec le degré d’humidité[19] :
Ladensité de la neige fraîchement tombée est très variable. Cette variation dépend du type de cristaux favorisés par la température dans la couche où la neige se forme, et du vent qui est un facteur limitatif à leur croissance. De plus, la température de l'atmosphère variant avec l'altitude, on a généralement une variété de types de flocons. Finalement, la friction près du sol par le déplacement dû au vent va briser certains cristaux et ainsi modifier le rapport entre la masse des flocons et l'air contenu dans lacongère.
Des études récentes ont montré que certaines bactéries (ditesglaçogènes) jouent un rôle important dans la formation des cristaux de glace ou de neige. Ces bactéries sont normalement épiphytes (pseudomonas sp. par exemple) mais peuvent parfois être pathogènes. Elles sont identifiées dans de nombreux échantillons de neige enFrance, enAmérique du Nord et enAntarctique[22].
Plaquette hexagonale.
Colonne.
Cristal à six pointes longues.
Cristal hexagonal présentant des extensionsdendritiques.
Cristal hexagonal de neige avec de larges branches.
Cristal hexagonal type P1 observé à la loupe binoculaire.
Empreinte de cristal de type P1b.
Les diverses générations d'un cristal d'eau dans la neige
La formation et l'évolution des cristaux intègrent[23] :
les multiples degrés de liberté d'association chimique desmolécules d'eau ; l'expression de ces possibilités est favorisée par la relative lenteur decristallisation : une dizaine de minutes à quelques heures. Ceci est à la base de l'extrême diversité des formes créées ;
La faiblesse des liens entre molécules d'eau rend ces cristaux très sensibles à toute modification de leur environnement. On peut considérer le cristal de neige comme instable et qu'il doit être en phase de cristallisation pour conserver saforme, si bien que des recombinaisons se produisent dès que celle-ci s'interrompt. Cette vive sensibilité rend difficile l'observation microscopique des cristaux sans précautions particulières.
La neige commence en altitude dans un nuage où la température est sous le point de congélation (0 °C) autour d'unnoyau glacigène. Les paramètres des mouvements d'air ascendants conditionnent particulièrement la durée de cristallisation et les possibilités de pénétration dans des couches différentes par leurhygrométrie,température,pression, etc. À ce niveau, des cristaux peuventfondre, sesublimer, se combiner, mais aussi se trouver recouverts d'eau ensurfusion ; les cristaux se couvrent denodules d'abord invisibles, mais qui peuvent dans certains cas leur donner un aspect de « fleur de mimosa »[23].
Même si l'air n'est pas ascendant, la résistance qu'il oppose parfois demande l'agglomération de plusieurs cristaux avant que lesprécipitations ne se déclenchent.
La turbulence et l'hygrométrie vont en particulier régir la disparition (fonte ou sublimation) des cristaux et des flocons ou au contraire leur agglomération progressive. Des flocons partiellement liquéfiés peuvent également subir une cristallisation brutale à la rencontre d'une atmosphère plus froide ; si le phénomène est massif, on parle degrésil.
La variation des paramètres météorologiques avec l'altitude se caractérise tout spécialement par la détermination de la fameuselimite pluie/neige.
Sous leslatitudes tempérées (sol « chaud »), le fort pouvoir isolant de la neige associé encore à l'albédo rend possible la création rapide d'un gradient thermique entre lesol chaud et isolé et la surface réfléchissante froide ; il peut atteindre20 °C. Or, on constate que les cristaux d'une couche de neige, dans ungradient de température, rentrent dans un processus de recristallisation se traduisant par un accroissement de la taille moyenne des cristaux. De ce point de vue, on considère qu'une épaisseur de quinze centimètres suffit à l'établissement d'un gradient.
Les conditions de cristallisations étant bien différentes de celles de la haute atmosphère, la cristallisation au sol produit des formes nouvelles mais moins élaborées.
Unjour de neige est une période de 24 heures représentant un jour climatologique et au cours duquel on observe une chute de neige. Le nombre de jours et la quantité de neige annuels font partie du type de climat.
Même si en hiver, l'air froid et sec crée un environnement pauvre enodeurs car elles sont moins volatiles, la neige présente un léger parfum. Les sensations olfactives liées à l'humidité combinées à la sensation physique de respirer de l'air froid permettent de lui donner une identité propre. Au fil du temps, la neige absorbe des composés provenant de l'air et marginalement du sol, ce qui complexifie son arôme et augmente sa puissance. Elle prend alors les caractéristiques de son environnement. Lorsque la neige est sur le point de tomber, l'air est un peu plus chaud et plus humide, ce qui favorise la diffusion des odeurs et procure une sensation particulière. De plus, en réchauffant le sol et l'air, le changement climatique favorise la circulation et l'intensité des molécules odorantes, ce qui modifie l'odeur de la neige[24],[25].
Le parfumeur Christopher Brosius deDemeter Fragrance Library(en) a créé un parfum appelé « Snow » où il tente de recréer la senteur de la première chute de neige de l'année. Il la qualifie de terreuse, humide, légèrement verte et poussiéreuse[24].
L'accumulation de la neige au niveau du sol, par chutes de neige ou transportée par le vent, produit le manteau neigeux. Celui-ci est constitué de strates d'épaisseurs et de qualité de neige très variables, selon les conditions météorologiques de chaque hiver, selon l'altitude et l'exposition au soleil. Dans chaque strate, les cristaux évoluent, se transforment plus ou moins rapidement : ce sont les métamorphoses de la neige.
Le manteau neigeux se réduit et disparaît avec lafonte printanière.
L'énergie solaire contribue au réchauffement des sols de manière inégale. Un facteur important est l'albédo qui mesure la part réfléchie du rayonnement. L'albédo moyen sur Terre est de 0,28. Comme la neige fraîche est d'un blanc particulièrement pur, elle fait grimper l'albédo à 0,85. Cela implique une réflexion importante des rayons lumineux duSoleil, donc un moindre apport d'énergie. La neige ancienne gardant un albédo de 0,60, on comprend que les sols enneigés tendent à rester froids en surface, donc à garder leur manteau.
A contrario, les forêts derésineux profitent de leur albédo faible (0,12) et de la lumière réfléchie pour libérer leurs branches.
La neige se transforme très lentement en eau liquide. L'eau de neige pénètre donc beaucoup mieux dans le sol et profite davantage auxnappes phréatiques que l'eau depluie.
Ce bénéfice est parfois contrarié par un radoucissement rapide accompagné de pluies, situation qui conduit souvent à desinondations parfois catastrophiques.
La neige est un excellentisolant thermique, car elle renferme une grande quantité d'air. Par sa présence, les écarts de température sont diminués et le sol gèle moins en profondeur.Souris etcampagnols vivent dans l'espacesubnival sombre et tranquille, se déplaçant sans cesse dans un réseau de tunnels et grignotant les tiges des plantes.
De même, la végétation couverte de neige est protégée des fortes gelées. Certaines plantes d'altitude continuent leur activité pendant l'hiver.Galanthus nivalis (unperce-neige) est capable de traverser une certaine épaisseur de neige pour fleurir. Quand l'épaisseur est trop forte, l'allongement des tiges se fait à l'horizontale et dans tous les sens et c'est seulement quand ils sont libérés que lespédoncules se redressent.
Pareillement, la neige abrite de petits animaux comme lesvers de neige. Ceux-ci profitent des réserves d'air pour creuser de petits tunnels souterrains et se mettre à l'abri du gel.
Sur laTerre, des zones sont enneigées, recouvertes de neige, essentiellement en fonction de leurlatitude, de leuraltitude, de leurexposition au soleil, de lasaison.
Plus on se rapproche des pôles, plus lanivosité augmente en général mais elle diminue dans les régions polaires car l'humidité y devient trop faible, emprisonnée dans les glaces. Par ailleurs, les zones côtières sont relativement épargnées par la neige, car les températures y sont tempérées par celle de la mer, mais l'humidité contenue dans le flux marin peut être transportée sur le continent et y donner de fortes chutes. C'est donc dans les régions tempérées et montagneuses mais en flux de la mer qu'on relève des chutes record :
plus forte chute en 24 heures : 2,56 mètres àCapracotta, en Italie, le[26] ;
plus importante en un mois civil : en,Tamarack (Californie) a reçu 9,91 mètres de neige, ce qui a entraîné unmanteau neigeux de 11,46 mètres d'épaisseur en mars (la plus grande épaisseur mesurée en Amérique du Nord)[27],[28] ;
Quand la couverture neigeuse ne parvient pas à fondre totalement à la saison chaude, on parle classiquement deneiges éternelles ou plus exactement deneiges permanentes. Cette neige s'installe à des altitudes très variables en fonction de la situation géographique sur la Terre, de zéro à plus de 5 000 m, en fonction notamment de lalatitude, de l'exposition au soleil du site et de l'accumulation hivernale de la neige. Cette situation existe sur la plupart des hauts sommets et près des pôles. Tassées et fondant partiellement, ces neiges se transforment ennévés puis englaciers. La glace continentale des pôles s'appelleinlandsis, lesicebergs qui s'en détachent sont donc constitués d'eau douce, au contraire de labanquise qui se forme sur l'eau de mer. L'eau de mer se dessale en gelant (« expulsion » du sel vers les eaux plus profondes).
L'arrivée de la neige est source d'excitation chez les enfants, pour qui la construction debonshommes de neige ou la bataille deboules de neige sont des activités ludiques immédiates.
Elle permet, lors des fontes, de bien recharger les nappes phréatiques et de manière plus efficace que la pluie car cette dernière a souvent tendance à ruisseler ou à être absorbée par les plantes.
La neige perturbe la circulation desvéhicules, surtout quand elle tombe dans des régions inhabituelles. EnFrance, lesroutes sont classées en quatre niveaux de priorité, les routes de niveau 1 étant traitées 24 h sur 24 si nécessaire. Un traitement préventif est possible parépandage desaumure. Le traitement curatif est basé sur le raclage suivi d'un salage. La quantité desel est limitée en raison de lapollution engendrée. Cette saumure a aussi tendance à favoriser lacorrosion des véhicules. On utilise unchasse-neige pour déblayer les routes.
En hiver, de nombreuxcols sont fermés à la circulation de façon plus ou moins durable ou restreints aux véhicules équipés dechaînes à neige. Les cols les plus élevés ont une fermeture annuelle programmée.
Dans certains lieux, chacun est requis de déblayer letrottoir devant son habitation, soit parce que les chutes de neige y sont peu fréquentes et qu'il y a donc un manque d'équipement de la ville, comme àVancouver, soit pour responsabiliser les propriétaires voisins en cas de glissade et chute d'unpiéton.
La neige joue un rôle climatique important du fait de sonalbédo et de sa place dans lecycle de l'eau. Quand la couche est épaisse et durable, elle limite les capacités d'alimentation d'un certain nombre d'espèces. De plus, leurs traces visibles rendent leur chasse plus facile. En France, en temps de neige, la chasse du petit gibier sédentaire est en théorie interdite. En pratique, il est parfois difficile de différencier chez les oiseaux les petits migrateurs des sédentaires.
Une espèce d'éphémère émerge de l'eau en hiver, et peut être aperçue sur la neige. C'est peut-être une stratégie payante retenue par l'évolution et la sélection naturelle, permettant à l'insecte d'émerger puis pondre à un moment où ses prédateurs habituels (surtout des oiseaux et chauve-souris insectivores) sont absents ou endormis.
Lesel de déneigement a des impacts environnementaux encore mal cernés, maisa priori devenus non négligeables.
Sur certaines étendues de vieille neige comme lesglaciers, la neige peut prendre une coloration rouge ochracé nomméesang des glaciers. Il s'agit d'uneefflorescence algale causée par desalgues vertes composées de chlorophylle et de pigments rouges ou orange. Plusieurs espèces sont à l'origine de ce phénomène, la principale étantChlamydomonas nivalis[42].
En 2019, une étude de prélèvements réalisés dans ledétroit de Fram auGroenland, dans les Alpes suisses et àBrême de 2015 à 2017 a mis en évidence la présence demicroplastique dans les échantillons de neige/glace[47]. Les concentrations étaient significativement moindres dans l’Arctique mais quand même importantes. Il semble que ces particules furent transportées par voie aérienne par le vent ou lesprécipitations.
↑a etbMagdeleineMoureau et GeraldBrace,Dictionnaire des sciences de la terre : Comprehensive dictionary of earth science, Paris, TECHNIP,, 1035 p.(ISBN2-7108-0749-1),p. 467
↑BenoîtIldefonse, CatherineAllain et PhilippeCoussot,Des grands écoulements naturels à la dynamique du tas de sable : Introduction aux suspensions en géologie et en physique, Antony, CEMAGREF,, 255 p.(ISBN2-85362-485-4,lire en ligne),p. 90
↑Shardul Agrawala,Contre vents et marées : les politiques de développement face au changement climatique, Organisation de coopération et de développement économiques, OECD Publishing, 2005(ISBN9264013784), pages 104-111
