CHAPITRE II

Résultats.

Mon but, en entreprenant ce travail, n’était pas de faire la climatologie de la neige des Pyrénées. Je me proposais avant tout de faire des mesures en sachant ce que je mesurais, et de tâcher, après tâtonnements critiques, d’en déduire ce que je pourrais de général sur les propriérés calorifiques de la neige. Je n’ai pas poursuivi d’une manière continue des mesures de température ; mais j'en ai fait un grand nombre : je ne donnerai pas des moyennes, mais des ordres de grandeur typiques, des indications générales (1).

Variation diurne de la température d’un champ de neige. — J'ai poursuivi la plus grande partie des mesures vers le milieu de la couche .de neige qui recouvre la terrasse de l'Observatoire. En cet endroit, la neige atteint une épaisseur de l’ordre de 5 m., en hiver, et la conserve pendant le tout printemps. La surface est à peu près plane, horizontale, et relativement régulière ; l'horizon est assez dégagé.

(°) On a surtout étudié la température de la neige dans les pays nordiques. On consultera à ce sujet l'ouvrage suivant qui contient une copieuse bibliographie :

J. KeràNeN : Ueber die temperatur der bondens und der Schnecdecke in Sodankylä. Nach Beobachtungen mit Thermoelementen (Helsinki, 14920. Suomalaisen Tiedeakatemian Kustantama).

Pour la neige en montagne je ne connais que J. Vallot qui se soit occupé avec soin de la question. Malheureusement cet expérimentateur n’a publié qu’une faible partie de ses résultats

De l’ensemble des mesures, on peut tirer les résultats généraux suivants :

À. Ciel pur. — Lorsque le ciel est pur ou peu nuageux, la variation diurne en surface est très grande, même lorsque la variation de la température de l'air est négligeable. L'amplitude de la variation atteint 200 à 300. Pendant la Journée la courbe présente une allure sinusoïdale. 11 n’est pas rare, vers le milieu du jour, de voir la neige commencer

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Fig. 2. — Variation diurne de la température de la neige. Observation du Pic du Midi, 5-6 février 1929.

à fondre en surface, même lorsque la température de l’air reste au voisinage de — 10°. Puis elle baisse dans l’aprèsmidi et, pendant la nuit, descend bien au-dessous de la température de l’air. Si la température de l'air et le degré hygrométrique varient peu dans le cours de la nuit, et s’il n’y a que peu de vent, elle reste de — 5° à — ro? au-dessous

de celle de l'air. Cette différence est d’autant plus grande que le degré hygrométrique est plus bas. Mais le vent amène des perturbations dans l'allure régulière, en tendant à diminuer cet écart. Lorsque le degré hygrométrique atteint des valeurs faibles, et lorsque la neige est peu dense, la différence de température peut atteindre des valeurs très grandes. Par exemple, dans la nuit du 5 au Ô février 1929, la température de la neige en surface était de — 25°, alors que le thermomètre enregistreur météorologique indiquait — 10°, soit 15° de différence.

L'amplitude de la variation diurne de température subit en profondeur un amortissement rapide, suivant une loi grossièrement exponentielle. L’amplitude est de l'ordre de 1° à 30 cm. de profondeur. L'heure du maximum diurne subit également un décalage grossièrement proportionnel à la profondeur. Il est de l’ordre de 2 heures à 10 cm. de profondeur.

La figure n° 2 reproduit le graphique que j'ai tracé d'après des mesures faites avec des couples thermo-électriques les 5et6 février 1929. C’est le cas typique de la variation diurne par ciel pur.

B. /nfluence de la nébulosité. — Lorsque le ciel est très nuageux en nuages épais et peu élevés au-dessus de l'Observatoire, ou par temps de brouillard, la température de la neige en surface est peu différente de celle de l’air (abri météorologique). La température en profondeur dépend de l'évolution antérieure.

Quant aux intermédiaires, ciel nuageux et variable, on conçoit qu'il soit difficile de donner des renseignements généraux. Mais l’évolution se déduit logiquement des cas extrêmes. Il faut noter cependant ceci : les nuages élevés (cirrus, cirro-stratus), entravent l’évolution diurne de la température, mais n'ont pas une grosse influence sur le refroidissement nocturne. Au contraire, les nuages moyens (alto-stratus allo-cumulus) entravent également beaucoup le refroidissement nocturne.

LA

C. Influence de la saison. — L'évolution que je viens de décrire concerne spécialement l'hiver. Envisageons maintenant l'été.

On peut encore étudier au début de l’été le névé qui subsiste jusqu'en Juillet sur la terrasse du Pic du Midi. Mais il n'y a pas de neige permanente dans le massif. C’est pourquoi j'ai surtout étudié en été les névés permanents et glaciers des massifs du Vignemale et du Mont Perdu. En août et en septembre par belles périodes, la surface horizontale et dégagée de ces glaciers est toujours à o° pendant la journée. La température superficielle s’abaisse pendant tout le cours de la nuit, et le refroidissement se propage progressivement dans la profondeur. Dès que les rayons solaires viennent frapper la surface, la température remonte rapidement, et la glace fond toute la journée.

J'ai donné les caractéristiques essentielles de la variation diurne pour les deux cas extrêmes, été et hiver. Dans les Pyrénées, il n’y a guère lieu de considérer l'automne, car on passe brusquement de l'été à l'hiver, avec l’arrivée des premières tourmentes de neige, vers la fin d'octobre.

Au printemps, l'allure la plus fréquente au Pic du Midi, par belle et chaude période après une période froide de tourmente, est la suivante :

Pendant la journée, la neige atteint o° sous une certaine épaisseur variable suivant les cas, et s’abaisse pendant la nuit même si le minimum de température de l’air reste supérieur à 00.

On ne saurait d’ailleurs trop insister sur les irrégularités du climat des Pyrénées. Au Pic du Midi (2.860 m.) il n’est pas rare de voir la température de l’air monter bien au-dessus de o° en janvier, et descendre bien au-dessous en août. Naturellement la température de la neige se ressent de ces irrégularités.

D. /nfluence du relief. — J'ai envisagé jusqu’à présent le cas d’une couche horizontale à horizon dégagé. C’est, en

montagne, un cas particulier ; mais c’est aussi le cas moyen. On ne peut songer à étudier toutes les pentes et orientations. Cependant les ordres de grandeurs indiqués plus haut permettent de se rendre compte à priori de ce qui se passe approximativement dans d’autres cas. Par exemple, une pente de neige inclinée au Sud s’échauffera plus qu’une couche horizontale ; pour une pente inclinée à l'Est, le maximum aura lieu le matin... etc. (t).

Un cas particulier, intéressant et fréquent, est celui de la neige située dans l'ombre. Par ciel pur, en effet, la tempé-

rature de la neige à l'ombre est toujours inférieure à la

température de l'air ; la différence est presqu'aussi grande que pendant la nuit. Par exemple, le 23 février 1928, la neige située à l'ombre du blockhaus avait une température en surface de — 14°, pour une température de l’air de + 30, soit une différence de 17°. C’est là, il est vrai, un cas extrême : le degré hygrométrique était excessivement faible. Mais l'écart dépasse couramment 10°. D’ailleurs la neige n’a pas besoin de se trouver dans une ombre de grandes dimensions, il suffit d’une ombre de 1 m? ou même moins, pour qu’elle s’abaisse ainsi bien au-dessous de la température de l'air. Pour que ce refroidissement se manifeste nettement, il suffit que la neige soit abritée des rayons directs du Soleil ; un fort éclairement, produit par des pentes de neiges voisines, en plein Soleil, a peu d'influence.

E. Jalerprétation. — Ces résultats peuvent s'expliquer, au moins qualitativement, en considérant les échanges d'énergie sous forme de rayonnement.

Une surface de neige absorbe très peu les radiations visibles, 1/20 environ; par contre, dès le début de l'infrarouge,

(f) J'ai pratiqué à plusieurs reprises des coupes dans des crêtes et des corniches de neige, pour prendre la densité et la température d’une section. Les courbes isothermes ont parfois

une allure régulière ; mais ces mesures présentent surtout un intérêt de curiosité.

On L ECONOMIE RADIO-THERMIQUE DES CHAMPS DE NEIGE 13

elle absorbe beaucoup plus. Il en résulte, comme je le montrerai plus loin, qu’elle absorbe environ un tiers du flux énergétique solaire. Enfin pour les grandes longueurs d'onde (aux environs de 10 w) elle absorbe à peu près tout : des mesures de laboratoire m'ont tout au moins montré que de la neige fondante rayonnait sensiblement comme le corps noir à O0. ;

Pendant les nuits claires {ciel pur ou cirrus) on sait que le rayonnement émis par l'atmosphère est relativement faible, Pour une température déterminée, il est d'autant plus faible que le degré hygromètre est lui-même plus faible. Or, pour les grandes longueurs d'ondes, la neige se comporte à peu près comme le corps noir, et sa conductibilité calorifique est faible, comme je le montrerai plus loin. Le rayonnement émis par l'atmosphère et absorbé par la neige ne compense que partiellement l'énergie qu’elle perd par rayonnement. Dans ces conditions, on s'explique le refroidissement des couches superficielles pendant les nuits sèches.

Cependant, comme la neige absorbe une proportion très appréciable du flux énergétique solaire, elle s’échauffe beaucoup dans la journée, lorsqu'elle reçoit le rayonnement direct du Soleil. Mais, si elle est à l'abri de ce rayonnement direct, elle ne reçoit plus que le rayonnement solaire diffusé, et le rayonnement émis par le ciel. On sait que si ce dernier existait seul, la neige se refroidirait beaucoup, comme pendant la nuit. D'autre part, le rayonnement diffusé provient de J’air (diffusion moléculaire) et des pentes de neige. L’air diffuse surtout les radiations de petites longueurs d'onde (loi en 1/15) que la neige absorbe peu. De même elle absorbe peu les radiations que lui renvoient les pentes de neige opposées, puisque ces pentes lui renvoient surtout les radiations qu’elle absorbe peu. Les rayonnement diffusés échauffent donc très peu la neige. On s'explique ainsi le refroidissement considérable de la neige dans l’ombre.

De même, la présence de nuages en plein jour n’agit guère

par le rayonnement qu'ils diffusent, car l’eau absorbe d’une manière analogue à la glace; ils agissent surtout par le rayonnement qu'ils émettent. En somme, pour une couche de neige située dans l’ombre, la présence du Soleil dans le ciel n'intervient guère directement ; elle a surtout une influence indirecte, par échauffement de l'air et des différents corps dont la neige reçoit le rayonnement.

Remarque. — On peut se demander si l'évaporation ne joue pas aussi un rôle important dans le refroidissement de la neige par temps sec. Mais cette évaporation est très faible, surtout pour les basses températures. Des expériences critiques montrent que l'évaporation joue un rôle secondaire dans le refroidissement de la neige ombragée et pendant la

nuit.