Résumé: L’Institut pour l'étude de la neige et des avalanches en Suisse (SLF) a développé SNOWPACK, un modèle thermodynamique multi-couches de neige permettant de simuler les propriétés géophysiques du manteau neigeux (densité, température, taille de grain, teneur en eau, etc.) à partir desquelles un indice de stabilité est calculé. Il a été démontré qu’un ajustement de la microstructure serait nécessaire pour une implantation au Canada. L'objectif principal de la présente étude est de permettre au modèle SNOWPACK de modéliser de manière plus réaliste la taille de grain de neige et ainsi obtenir une prédiction plus précise de la stabilité du manteau neigeux à l’aide de l’indice basé sur la taille de grain, le Structural Stability Index (SSI). Pour ce faire, l’erreur modélisée (biais) par le modèle a été analysée à l’aide de données précises sur le terrain de la taille de grain à l’aide de l’instrument IRIS (InfraRed Integrated Sphere). Les données ont été recueillies durant l’hiver 2014 à deux sites différents au Canada : parc National des Glaciers, en Colombie-Britannique ainsi qu’au parc National de Jasper. Le site de Fidelity était généralement soumis à un métamorphisme à l'équilibre tandis que celui de Jasper à un métamorphisme cinétique plus prononcé. Sur chacun des sites, la stratigraphie des profils de densités ainsi des profils de taille de grain (IRIS) ont été complétés. Les profils de Fidelity ont été complétés avec des mesures de micropénétromètre (SMP). L’analyse des profils de densité a démontré une bonne concordance avec les densités modélisées (R[indice supérieur 2]=0.76) et donc la résistance simulée pour le SSI a été jugée adéquate. Les couches d’instabilités prédites par SNOWPACK ont été identifiées à l’aide de la variation de la résistance dans les mesures de SMP. L’analyse de la taille de grain optique a révélé une surestimation systématique du modèle ce qui est en accord avec la littérature. L’erreur de taille de grain optique dans un environnement à l’équilibre était assez constante tandis que l’erreur en milieux cinétique était plus variable. Finalement, une approche orientée sur le type de climat représenterait le meilleur moyen pour effectuer une correction de la taille de grain pour une évaluation de la stabilité au Canada. / Abstract : The snow thermodynamic multi-layer model SNOWPACK was developed in order to address the risk of avalanches by simulating the vertical geophysical and thermophysical properties of snow. Risk and stability assessments are based on the simulation of the vertical variability of snow microstructure (grain size, sphericity, dendricity and bond size), as well as snow cohesion parameters. Previous research has shown a systematic error in the grain size simulations (equivalent optical grain size) over several areas in northern Canada. In order to quantify the simulated errors in snow grain size and associated uncertainties in stability, snow specific surface area (SSA), was measured using a laser-based system measuring snow albedo through an integrating sphere (InfraRed Integrating Sphere, IRIS) at 1310 nm. Optical grain size was retrieved from the IRIS SSA measurements in order to validate the optical equivalent grain radius from simulated SNOWPACK outputs. Measurements occurred during a field campaign conducted during the 2013-2014 winter season in the Canadian Rockies. The two study plots selected are located at Glacier National Park, BC and Jasper National Park, AB. Profiles of density and stratigraphic analysis were completed as well as grain size (IRIS) profiles, combine with snow micropenetrometer (SMP) measurements. Density analysis showed good agreement for the simulated values (R[superscript 2]=0.76) and thus the simulated resistance for the SSI was assumed of reasonable precision. Snow instabilities predicted by SNOWPACK were observed by SMP resistance variation. The optical grain size analysis showed systematic overestimation of the modeled values, in agreement with the current literature. Error in SSA evolution in a rounding environment was mostly constant whereas error in conditions driven by temperature gradient was variable. Finally, it is suggested that a climate-oriented parametrization of the microstructure could represent an improvement for stability assessment in Canada given the variability and size of avalanche terrain.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usherbrooke.ca/oai:savoirs.usherbrooke.ca:11143/8941 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Madore, Jean-Benoît |
| Contributors | Langlois, Alexandre |
| Publisher | Université de Sherbrooke |
| Source Sets | Université de Sherbrooke |
| Language | French, English |
| Detected Language | French |
| Type | Mémoire |
| Rights | © Jean-Benoît Madore |
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