Analyse des sorties de SURFEX

L’outil Snowtools a été développé par l’équipe de Crocus afin d’extraire l’information pertinente sur le manteau neigeux à partir des sorties de SURFEX, mais ses sorties sont créées sous la forme d’une image. Par conséquent, dans le cadre du projet, une version MATLAB équivalente a été réécrite afin de pouvoir créer des profils verticaux faciles à extraire. Les figures présentées lors de cette section proviennent de cette version MATLAB.

À partir du graphique d’évolution saisonnière, les propriétés du manteau neigeux sont extraites pour les journées auxquelles les images radar ont été acquises. Les caractéristiques analysées concernent la hauteur de neige, la profondeur de neige humide, le métamorphisme des grains de neige (sphéricité, dendricité, taille), la surface spécifique moyenne sur les premiers 1.5 et 6.0 mm de neige, l’équivalent en eau, de même que le contenu en eau liquide et la densité de la première couche de neige. La section actuelle présentera les résultats à Mt. Pondosy et le contenu en eau liquide aux autres sites, alors que les résultats complets (numériques) sont présentés à l’Annexe E. Aucune différence majeure n’a été observée entres les quatre sites. La discussion associée à Mt. Pondosy est par conséquent valide pour les autres coussins à neige. Noter que comme le coussin à neige à Tahtsa Lake ne peut pas être utilisé pour l’analyse du signal radar, aucune valeur numérique n’a été extraite à ce site.

La Figure 5.14, la Figure 5.15 et la Figure 5.16 présentent les caractéristiques du métamorphisme des grains de neige, soient respectivement leur sphéricité, leur dendricité et leur taille. La dendricité et la taille sont mutuellement exclusifs, d’où la forme inhabituelle de la Figure 5.16.

Tel qu’attendu, la neige fraîchement tombée lors de l’hiver présente une dendricité élevée, soit une forme cristalline. La dendricité diminue en profondeur, sous l’effet du tassement des couches supérieures. Au contraire, la sphéricité demeure relativement faible en surface, alors qu’elle est élevée en profondeur. Il s’agit de résultats reflétant bien les processus de fragmentation des grains de neige simulés par Crocus.

Figure 5.14 Sphéricité [0-1] à Mt. Pondosy pendant l'hiver 2011-2012

Figure 5.15 Dendricité [0-1] à Mt. Pondosy pendant l'hiver 2011-2012

Les deux zones de sphéricité nulle en profondeur, entre les pas de temps de 1800 et 2050, puis à environ 2200, sont difficiles à expliquer. Ces zones ne sont en effet pas reproduites sur les autres graphiques, autant ceux liés aux caractéristiques des grains de neige que ceux liés aux autres propriétés du manteau neigeux. Il est d’ailleurs illogique que les grains de neige dans ces zones soient non-sphériques et non-dendritiques, puisque ces propriétés sont habituellement opposées. Il s’agit donc probablement d’une erreur dans la simulation de Crocus.

Lors de la période de fonte, la dendricité et la sphéricité n’offrent pas de résultats pertinents, puisque ces paramètres se maintiennent respectivement à des valeurs de 0 et 1. Cela s’explique par la présence d’eau liquide dans le manteau neigeux qui favorise la formation de grains sphériques. C’est également pourquoi la taille des grains de neige, qui se maintient à environ 0.4 mm pendant l’hiver, augmente drastiquement lors de la fonte du manteau neigeux.

La Figure 5.17 illustre la variation de la surface spécifique pendant l’hiver 2011-2012.

Figure 5.17 Surface spécifique (m²/kg) à Mt. Pondosy pendant l'hiver 2011-2012

La surface spécifique des grains de neige (SSA, specific surface area) est une combinaison des trois paramètres de métamorphisme. Ainsi, la Figure 5.17 reproduit certains comportements identifiés précédemment. Pendant l’hiver, les premières couches de neige possèdent une SSA élevée en raison de la forme dendritique des grains de neige. La SSA diminue en profondeur en raison de la fragmentation et de la compaction des grains de neige.

D’une manière similaire, la SSA est faible lors de la fonte du manteau neigeux en raison de la forme sphérique des grains de neige humides. Alors que les résultats reproduisent des comportements observés précédemment, la distribution des valeurs est mieux adaptée à la comparaison avec le signal radar, contrairement à la sphéricité ou la dendricité qui présentent souvent des valeurs de 0 ou 1 en surface, avec peu de valeurs situées entre les bornes.

La Figure 5.18 et la Figure 5.19 présentent le contenu en eau liquide et la densité du manteau neigeux lors de l’hiver 2011-2012.

Figure 5.18 Contenu en eau liquide (%) à Mt. Pondosy pendant l'hiver 2011-2012

Les deux graphiques présentent des résultats satisfaisants et réalistes. L’eau liquide est plus élevée en surface, puis diminue plus en profondeur. Il est intéressant de noter que le pourcentage d’eau liquide dans la neige est plus élevé au tout début de la période de fonte. Cela correspond en effet à un moment où la densité de la neige à la surface est relativement faible, ce qui favorise l’apparition d’eau liquide (jusqu’à 4 %). Au contraire, l’eau liquide à la surface n’atteint qu’environ 2 % plus tard dans la saison.

La densité présente elle aussi un profil réaliste, où la densité des couches de neige augmente progressivement avec la profondeur. La densité relativement faible en début de saison pourrait également expliquer (du moins partiellement) la neige non-sphérique observée précédemment. Il est possible que la contrainte verticale ne soit pas assez prononcée pour modifier le métamorphisme des grains de neige. Toutefois, rien n’est observé au pas de temps 2200, où se trouve l’autre zone de neige non-sphérique.

La Figure 5.20, la Figure 5.21 et la Figure 5.22 illustrent la contenu en eau liquide aux autres sites. Tel que mentionné précédemment, aucune différence majeure n’a été observée entre la simulation à Mt. Pondosy et celle aux autres sites. Par conséquent, les conclusions effectuées pour Mt. Pondosy demeurent valides pour Mt. Wells, Tahtsa Lake et Shames.

Figure 5.21 Contenu en eau liquide (%) à Tahtsa Lake pour l'hiver 2011-2012

Figure 5.22 Contenu en eau liquide (%) à Shames pour l'hiver 2011-2012