Description du projet

Francis Meloche

  • Étudiant au doctorat

Modélisation spatiale de l’instabilité du manteau neigeux à l’échelle d’une pente dans deux différents climats de neige canadien

Les avalanches de neige sont le risque naturel le plus mortel au Canada. Des opérations de prévisions d’avalanche se basent sur des informations ponctuelles dans l’espace pour extrapoler le risque d’avalanche et constitue la principale incertitude en prévision d’avalanche. La géostatistique permet d’interpoler la stabilité de la neige en intégrant des indicateurs topographiques. Une importante variabilité demeure et pourrait être expliquée par des indicateurs microtopographiques. La stabilité générale d’une pente a été modélisé en introduisant une variabilité spatiale dans la cohésion de la couche faible. L’épaisseur de la plaque, élément clé de la stabilité, est considéré fixe dans le modèle et montre une importante variabilité spatiale sur le terrain. Le modèle thermodynamique ALPINE 3D permet de modéliser la stratigraphie de la neige à partir de données météorologiques et la topographie. Il constitue un outil prometteur mais doit être testé pour une utilisation au Canada.

L’objectif principal du projet de recherche est de modéliser spatialement la stabilité du manteau neigeux à l’échelle de la pente. La réalisation de l’objectif principal repose sur quatre objectifs spécifiques :1) Estimer l’influence de la microtopographie sur l’occurrence spatiale de la stabilité du manteau neigeux. 2) Modéliser la stabilité d’une pente dans un modèle mécanique 2/3D d’éléments finis en intégrant la variation de l’épaisseur de la plaque. 3) Évaluer la représentativité des résultats de test de stabilité d’un profil de neige (ponctuelle) par rapport à la stabilité générale de la pente. 4) Mesurer la performance du modèle ALPINE 3D à simuler les propriétés mécaniques du manteau neigeux dans un contexte opérationnel de prévision des avalanches au Canada.

Les recherches seront réalisées au Mt Fidelity au Col Roger (CB) et au Mt Albert dans les Chic-Chocs (QC). Deux pentes seront étudiées dans chacun des secteurs à l’étude. Ils représentent deux secteurs importants d’opération de prévision des avalanches au Canada.

L’acquisition d’un jeu de données géospatiales est primordiale pour les trois types de modélisation visés. La topographie ainsi que la surface de neige seront mesurées à partir d’un LiDAR terrestre portatif. Des indicateurs microtopographiques seront dérivés du modèle numérique de terrain. Des observations de profil de neige et des essais de stabilité vont également être réalisés. Enfin, des profils de résistance à la pénétration verticale de la neige, mesurés avec un pénétromètre haute-résolution (SnowMicroPen) et géoréférencés, seront également réalisés. Des indicateurs de stabilité du manteau neigeux seront dérivés des profils de résistance verticale du SnowMicroPen. Les données acquises fourniront les intrants nécessaires au développement et à la validation des modèles. Des stations météorologiques automatisées sont présentes sur les deux secteurs d’études, et permettent également de fournir les intrants météorologiques pour le modèle ALPINE 3D.

La modélisation géostatistique va permettre d’estimer l’influence des indicateurs microtopographiques, comme la forme du terrain, pour prédire l’occurrence spatiale de l’instabilité. Une analyse paramétrique de modèle 2D/3D d’éléments finis va permettre de mieux comprendre l’influence de la variation spatiale de l’épaisseur de la plaque sur la stabilité générale d’une pente. Les résultats de test de stabilité et les observations d’un profil de neige classique seront mis en perspective par rapport à la stabilité générale. Ceci va permettre de critiquer le choix de l’emplacement et du poids que l’on attribue à une observation ponctuelle du manteau neigeux dans un contexte de prévision d’avalanche. Le jeu de données géospatiales permettra la validation des sorties du modèle ALPINE 3D et de mesurer la performance du modèle avec la faible densité de stations météorologiques installées au Canada.

Francis Gauthier

Direction

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Alexandre Langlois

Co-direction
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