Oubliez les flocons en forme de cristal! Le nivologue Tim Garrett, professeur au département des sciences atmosphériques de l’université de l’Utah a photographié en 2013 des flocons de neige avec une caméra haute résolution pour révéler leur vrai visage.
En quoi la neige intéresse-t-elle encore les chercheurs?
On sait peu de choses sur la neige. Par exemple, on ne connaît pas la vitesse de chute des flocons. On comprend très mal le lien entre les différentes conditions météorologiques et les divers types de neige qui en résultent. De plus, parce que leurs formes géométriques sont tellement complexes, on ne sait pas comment les flocons interagissent avec les ondes utilisées dans les communications (radars, téléphones, Internet, etc.). Or, les télécommunications qui reposent sur les micro-ondes sont perturbées par les chutes de neige, tout comme les prévisions qui, à l’aide de radars, tentent d’évaluer le degré de puissance d’une tempête annoncée.
Cette ignorance explique-t-elle pourquoi il est si difficile de prévoir les tempêtes de neige?
Tout à fait. La prévision des tempêtes de neige est souvent inexacte, car les modèles actuels se fondent sur des mesures effectuées au début des années 1970 sur quelques centaines de flocons seulement. Ils ne permettent pas de déterminer avec précision la relation entre la vitesse de chute et le type des flocons.
Certains, en effet, tombent plus vite que d’autres, et cela joue un rôle sur la distance que parcourt la neige dans l’air avant d’atteindre le sol. La prochaine fois qu’il y aura une prévision de neige erronée au Québec, vous saurez qu’il faut blâmer ces modèles de base!
Comment améliorer ces modèles?
Nous avons mis au point, avec le soutien de la NASA, de la National Science Foundation et de l’armée des États-Unis, des caméras appelées Multi-Angle Snowflake Camera(MASC) qui prennent automatiquement des millions de photos de flocons en pleine chute, sous trois angles différents.
Depuis 2011, nous en avons installé 2, respectivement à 3000 m et 2600 m d’altitude, à la station de ski Alta en Utah. Nous espérons que nos données, qui comprennent des millions de photos et d’informations sur la vitesse de chute, permettront de prévoir avec plus d’exactitude la quantité et le type de neige qui s’apprête à tomber. Plusieurs équipes de recherche ont acheté nos caméras, commercialisées par la compagnie Fallgatter Technologies. Certaines étudient les interactions entre les radars et les chutes de neige, et d’autres s’intéressent à la formation des tempêtes. Ces études sont cruciales pour améliorer notre capacité à prédire les perturbations neigeuses et les changements climatiques. L’armée s’intéresse par ailleurs à notre système pour l’étude des avalanches.
Ce n’est pourtant pas la première fois que des chercheurs photographient des flocons de neige.
Ces caméras sont les premiers instruments qui permettent d’étudier les flocons à l’état «vierge », avant qu’ils aient touché quoi que ce soit, avec une très haute résolution – allant de 9 micromètres (0,009 mm) jusqu’à 37 μm et un temps d’exposition de 1/40000s. Le système peut photographier des flocons mesurant de 100 μm jusqu’à 3 cm et permet de calculer simultanément leur vitesse de chute.
Avec la photographie automatisée, on voit tout et on a eu des surprises! On s’attendait à une grande variété de flocons, mais pas de l’ampleur de ce qu’on a photographié. On dirait que la nature s’efforce de produire absolument tout ce qui est imaginable! Ainsi, les flocons «typiques», avec une forme de cristal simple, ceux que les enfants découpent dans le papier, sont très rares. Il faut parfois compulser des milliers d’images avant d’en trouver un seul. Les flocons sont presque toujours des amas de cristaux et de gouttelettes d’eau gelées. Chaque fois qu’un flocon entre en collision avec d’autres flocons ou avec des gouttelettes d’eau dans les nuages, sa structure se complexifie.