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Neige est un type de précipitation sous forme de glace d’eau cristalline, consistant en une multitude de flocons de neige qui tombent des nuages. Chaque flocon de neige est un agrégat de cristaux de glace qui se forme en tombant à travers et sous un nuage. Composé de petites particules de glace, la neige a une texture granuleuse. De plus, il a une structure ouverte et douce, à moins d'être emballé par une pression externe.

La neige peut agir comme un isolant qui conserve la chaleur de la Terre, protégeant les cultures du temps sous le point de congélation. D'autre part, d'importantes chutes de neige peuvent perturber les infrastructures et les services.

Formes de flocons de neige

Les gros flocons de neige bien formés sont relativement plats et ont six bras à peu près identiques, de sorte que le flocon de neige a presque la même symétrie dièdre à 6 fois qu'un hexagone ou un hexagramme.1 Cette symétrie découle de la structure cristalline hexagonale de la glace ordinaire. Cependant, la forme exacte du flocon de neige dépend de la température et de l'humidité à laquelle il se forme… Rarement, à une température d'environ -2 ° C (28 ° F), des flocons de neige peuvent se former en trois flocons symétriques-triangulaires.2 Les flocons de neige ne sont cependant pas parfaitement symétriques. Les flocons de neige les plus courants sont visiblement irréguliers, bien que les flocons presque parfaits puissent être plus fréquents sur les photos car ils sont plus attrayants visuellement.

Cristal de neigeGalerie de flocons de neige.

Les flocons de neige peuvent prendre différentes formes: colonnes, aiguilles et plaques (avec ou sans "dendrites", les "bras" de certains flocons de neige). Ces différentes formes résultent de différentes températures et saturation en eau, entre autres conditions. Six fleurs de glace à pétales poussent dans l'air entre 0 ° C (32 ° F) et -3 ° C (27 ° F). Les gouttelettes de vapeur se solidifient autour d'une particule de poussière. Entre des températures de -1 ° C (30 ° F) et de -3 ° C (27 ° F), le flocon de neige se présentera sous la forme d'une dendrite ou d'une plaque ou de la fleur de glace à six pétales. Lorsque les températures deviennent plus froides, entre -5 ° C (23 ° F) et -10 ° C (14 ° F), les cristaux se formeront sous forme d'aiguilles, de colonnes creuses ou de prismes. Lorsque la température devient encore plus froide (de -10 ° C à -22 ° C), des fleurs de glace se forment à nouveau et à des températures inférieures à -22 ° C, les vapeurs se transforment à nouveau en prismes. Si un cristal a commencé à se former à environ -5 ° C et est ensuite exposé à des températures plus chaudes ou plus froides, il est possible de former une colonne coiffée qui consiste en un motif en forme de colonne coiffé d’un motif en dendrite ou en forme de plaque à chaque extrémité. la colonne. À des températures encore plus froides, la conception en flocon de neige revient à la dendrite et à la plaque les plus communes. À des températures avoisinant les -20 ° C, il se forme des plaques sectorisées qui se présentent sous la forme d'une dendrite, chaque dendrite apparaissant aplatie, à la manière du dessin d'une plaque en flocon de neige.

En gros, il y a deux explications possibles à la symétrie des flocons de neige. Premièrement, il peut exister une communication ou un transfert d’information entre les bras, de telle sorte que la croissance de chaque bras affecte la croissance de chaque bras. Les tensions superficielles, ou phonons, sont parmi les moyens par lesquels une telle communication pourrait se produire. L'autre explication, qui semble être celle qui prévaut, est que les bras d'un flocon de neige se développent indépendamment dans un environnement dont on pense que la température, l'humidité et d'autres conditions atmosphériques varient rapidement. On pense que cet environnement est relativement homogène sur le plan spatial à l'échelle d'un seul flocon, ce qui conduit à une grande similitude visuelle des bras en répondant de manière identique à des conditions identiques, de la même manière que des arbres non apparentés réagissent aux changements environnementaux. en faisant pousser des cernes presque identiques. La différence dans l'environnement à des échelles plus grandes qu'un flocon de neige conduit au manque de corrélation observé entre les formes de différents flocons de neige. La symétrie par six est due à la structure cristalline hexagonale de base à partir de laquelle le flocon de neige se développe. La raison exacte de la triple symétrie des flocons de neige triangulaires reste un mystère, bien que la symétrie trigonale soit une sous-symétrie hexagonale.

Il existe une croyance largement répandue selon laquelle il n'y a pas deux flocons de neige identiques. À proprement parler, il est extrêmement improbable que deux objets de l'univers contiennent une structure moléculaire identique. mais il n'y a néanmoins aucune loi scientifique connue qui l'empêche. De manière plus pragmatique, il est plus probable, quoique pas beaucoup plus, que deux flocons de neige soient visuellement identiques si leurs environnements sont suffisamment similaires, soit parce qu'ils se sont très proches l'un de l'autre, soit tout simplement par hasard. L'American Meteorological Society a rapporté que les cristaux de neige correspondants avaient été découverts par Nancy Knight du National Center for Atmospheric Research. Les cristaux n'étaient pas des flocons au sens habituel mais plutôt des prismes hexagonaux creux.

Neige au sol

Neige à Holme, West Yorkshire, hiver 1978

La neige reste sur le sol jusqu'à sa fonte. Dans les régions où le climat est sous le point de congélation, la neige peut rester sur le sol tout l'hiver. Si toute la neige ne fond pas en été, elle risque de devenir un glacier.

Ceci est souvent appelé manteau neigeux, surtout quand cela persiste longtemps. Les sacs à neige les plus profonds se trouvent dans les régions montagneuses. Il est influencé par les événements de température et de vent qui déterminent la fusion, l’accumulation et l’érosion éolienne.

Arbres couverts de neige.

le équivalent en eau de la neige est l'épaisseur de la couche d'eau ayant le même contenu. Par exemple, si la neige recouvrant une zone donnée a un équivalent en eau de 50 cm, elle fondra dans un bassin d’eau de 50 cm de profondeur couvrant la même zone. Cette mesure est beaucoup plus utile aux hydrologues que la neige profondeur, La densité de neige, même fraîchement tombée, varie considérablement. La nouvelle neige a généralement une densité comprise entre 5 et 15% d'eau. La neige qui tombe dans les climats maritimes est généralement plus dense que la neige qui tombe dans les régions du centre du continent en raison des températures moyennes plus élevées sur les océans que sur les masses continentales. La température des nuages ​​et les processus physiques dans les nuages ​​ont une incidence sur la forme des cristaux de neige individuels. Les cristaux fortement ramifiés ou dendritiques tendent à laisser plus d'espace entre les bras de glace qui forment le flocon de neige et cette neige aura donc une densité plus faible, souvent appelée neige "sèche". Les conditions qui créent des cristaux en forme de colonne ou en forme de plaque auront beaucoup moins d'espace d'air à l'intérieur du cristal et seront donc plus denses et auront une sensation «plus humide».

Une fois que la neige est sur le sol, elle se dépose sous son propre poids (principalement en raison de l'évaporation différentielle), jusqu'à ce que sa densité soit d'environ 30% d'eau. Les augmentations de densité au-dessus de cette compression initiale se produisent principalement par la fonte et le regel, causées par des températures au-dessus du gel ou par le rayonnement solaire direct. À la fin du printemps, les densités de neige atteignent généralement un maximum de 50% d'eau.3

La fonte des neiges de printemps est une source importante d'approvisionnement en eau pour les zones des zones tempérées près des montagnes qui retiennent et retiennent la neige en hiver, en particulier celles où l'été est sec et prolongé. Dans de tels endroits, l’équivalent en eau présente un grand intérêt pour les gestionnaires de l’eau qui souhaitent prévoir le ruissellement printanier et l’alimentation en eau des villes en aval. Les mesures sont effectuées manuellement à des endroits marqués appelés cours de neige, et à distance en utilisant des échelles spéciales appelées oreillers de neige.

De nombreuses rivières provenant de régions montagneuses ou de haute latitude tirent une part importante de leur flux de la fonte des neiges. Cela rend souvent le débit de la rivière très saisonnier, ce qui entraîne des inondations périodiques. En revanche, si la majeure partie de la fonte provient de zones glaciaires ou presque, elle continuera pendant la saison chaude, atténuant ainsi cet effet.

Bilan énergétique

Bilan de masse et de chaleur du manteau neigeux.

Le bilan énergétique du manteau neigeux est dicté par plusieurs processus d'échange de chaleur. Le manteau neigeux absorbe le rayonnement solaire à ondes courtes partiellement bloqué par la couverture nuageuse et réfléchi par la surface neigeuse. Un échange de chaleur à ondes longues se produit entre le manteau neigeux et son environnement environnant, ce qui inclut une couche d’air superposée, une couverture forestière et des nuages. L'échange de chaleur par convection entre le manteau neigeux et la masse d'air superposée est régi par le gradient de température et la vitesse du vent. L'échange d'humidité entre le manteau neigeux et la masse d'air recouvrante s'accompagne d'un transfert de chaleur latent qui est influencé par le gradient de pression de vapeur et le vent. La pluie sur la neige pourrait induire un apport de chaleur important dans le manteau neigeux. Un échange de chaleur par conduction généralement insignifiant a lieu entre le manteau neigeux et le sol sous-jacent.4

Impact sur la société humaine

Animation de la couverture neigeuse changeant avec les saisons.

La neige sert d'isolant thermique pour conserver la chaleur de la Terre et protéger les cultures du temps froid. Mais d'importantes chutes de neige perturbent parfois les infrastructures et les services, même ceux d'une région habituée à un tel climat. Le trafic automobile peut être fortement inhibé ou totalement étouffé. Les infrastructures de base telles que l'électricité, les lignes téléphoniques et l'alimentation en gaz peuvent également être fermées. Cela peut conduire à une "journée de neige", une journée au cours de laquelle les sessions scolaires ou d’autres services sont annulées en raison de fortes chutes de neige.

Dans les zones normalement peu ou pas enneigées, il peut y avoir un jour de neige avec une légère accumulation ou même une menace de chute de neige, car ces zones sont mal préparées pour supporter n'importe quelle quantité de neige. Un glissement de terrain, une crue éclair ou une avalanche peuvent se produire lorsque la neige accumulée en excès s'est accumulée sur une montagne et qu'il y a un changement soudain de température.

Des loisirs

Construire un bonhomme de neige.

Plusieurs formes de loisirs dépendent de la neige. Des exemples sont donnés ci-dessous.

  • De nombreux sports d'hiver, tels que le ski, la planche à neige, la motoneige et la raquette
  • Jouer avec un traîneau ou en traîneau
  • Construire un bonhomme de neige ou un fort de neige
  • Lancer des boules de neige mutuellement dans un combat de boules de neige ou à d'autres pour les taquiner.
  • Faire un ange de neige
  • Là où la neige est rare mais la température est suffisamment basse, des canons à neige peuvent être utilisés pour produire une quantité suffisante pour de tels sports.
  • Le plus grand château de neige du monde, le château de neige de Kemi, est construit chaque hiver à Kemi, en Finlande.

Types de neige

Le givre se forme à la surface de la neige à cause de la vapeur d'eau qui monte dans la neige par temps froid et dégagé.

Neige qui tombe

Blizzard
Tempête de neige persistante avec de fortes chutes de neige et des vents généralement forts. Des tempêtes particulièrement violentes peuvent créer des conditions de voile blanc où la visibilité est réduite à moins de 1 mètre.
Rafale
Neige faible avec habituellement peu d'accumulation et occasionnellement de petites chutes de neige.
Pluie verglaçante
Pluie qui gèle à l'impact avec une surface suffisamment froide. Cela peut recouvrir les arbres d'une couche uniforme de glace très claire et brillante - un phénomène magnifique, bien qu'une accumulation excessive puisse casser les branches des arbres et les conduites de services publics, entraînant des pannes de services publics et des dégâts matériels éventuels.
Station de ski Snowbird, l’un des endroits les plus enneigés des États-Unis.
Graupel
Les précipitations se forment lorsque le brouillard givrant se condense sur un flocon de neige, formant ainsi une boule de givre. Également appelé granulés de neige.
Blizzard terrestre
Se produit quand un vent fort entraîne la neige déjà tombée pour créer des dérives et des voile blancs.
Saluer
Boules de glace à plusieurs couches, allant de la taille "pois" (0,25 po, 6 mm) à la taille "balle de golf" (1,75 po, 43 mm) à, dans de rares cas, la taille "softball" ou supérieure (-> 4,25 po) , 108 mm).
Averse de grêle
Une tempête de grêle. Si la grêle est suffisamment volumineuse, cela peut causer des dommages aux voitures ou même aux personnes.
Neige effet lac
Produit lorsque les vents froids traversent de longues étendues d'eau de lac plus chaude, captant la vapeur d'eau qui gèle et se dépose sur les rives du lac.
Pukak
Couche au bas du vieux manteau neigeux, composée de cristaux de glace grossiers ressemblant à du sucre et d’air. Les animaux de la sous-nation vivent dans la couche de pukak parce que sa température est généralement stable à quelques degrés au-dessous de zéro et qu’il peut être tunnelisé avec une relative facilité.
Neige fondue
En Grande-Bretagne, la pluie se mêlait à la neige; en Amérique, des pellets de glace se forment lorsque les flocons de neige traversent une couche d'air chaud, partiellement décongeler, puis regeler à la descente.
Granulés de neige
Voir graupel.
Bourrasque de neige
Une brève tempête de neige très intense.
Tempête de neige
Une longue tempête de neige relativement forte.
Douce grêle
Des granules de neige ou de granules de glace se sont formés lorsque de l’eau surfondue s’accrétait sur des cristaux de glace ou des flocons de neige.
Thundersnow
Orage qui produit de la neige comme principale forme de précipitation.

Neige au sol

Neige artificielle
La neige peut également être fabriquée à l’aide de canons à neige, qui créent en fait de minuscules granules qui ressemblent davantage à de la grêle molle (ce que l’on appelle parfois «gruaux» dans le sud des États-Unis en raison de sa ressemblance avec la texture de la nourriture). Ces dernières années, des canons à neige ont été produits pour créer une neige d'apparence plus naturelle, mais leur coût est prohibitif.
Poudrerie
La neige sur le sol qui se déplace par le vent.
Blé
Neige grossière et granulaire mouillée. Le plus souvent utilisé par les skieurs décrivant une bonne neige de printemps. Le maïs est le résultat du cycle quotidien de fonte et de recongélation.
Croûte
Double couche de neige dans laquelle la couche inférieure peut être sèche en poudre mais où la surface est gelée ensemble pour former une surface raide et glacée, qui peut souvent supporter le poids humain.
La glace
Matériau densément tassé formé de neige ne contenant pas de bulles d'air. En fonction du taux d'accumulation de neige, de la température de l'air et du poids de la neige dans les couches supérieures, il peut s'écouler quelques heures ou quelques décennies pour que la neige se forme en glace.
Firn
Neige qui gît depuis au moins un an mais qui ne s'est pas encore consolidée dans la glace de glacier. C'est granulaire.
Poudre emballée
La couverture de neige la plus courante sur les pistes de ski est constituée de neige poudreuse suffisamment longtemps au sol pour être comprimée, mais toujours lâche.
Forte neige sur un pin
Neige d'emballage
La neige qui est au point de fusion ou près de celui-ci, de sorte qu'elle puisse être facilement emballée dans des boules de neige et projetée sur d'autres personnes ou objets. C'est parfait pour les combats de neige et autres plaisirs de l'hiver, comme faire un bonhomme de neige ou un fort de neige.
Penitentes
De hautes lames de neige trouvées à haute altitude.
Poudre
Neige fraîchement tombée et non comprimée. La densité et la teneur en humidité de la neige poudreuse peuvent varier considérablement. les chutes de neige dans les régions côtières et les zones à forte humidité sont généralement plus lourdes qu'une chute de neige similaire dans une région aride ou continentale. La neige poudreuse légère et sèche (à faible teneur en humidité) est très prisée des skieurs et des planchistes. On le trouve souvent dans les montagnes Rocheuses d'Amérique du Nord et à Niseko, au Japon.
Neige fondante
Neige qui fond partiellement en atteignant le sol, au point de s’accumuler dans des flaques d’eau partiellement gelée.
Congère
De gros tas de neige qui se produisent près des murs et des bordures, car le vent a tendance à pousser la neige vers les surfaces verticales.
Pastèque neige
Une neige de couleur rougeâtre / rose qui sent le melon d'eau et qui est causée par une algue verte de couleur rouge, appelée Chlamydomonas nivalis

Records

Les chutes de neige totales saisonnières les plus élevées jamais enregistrées ont été enregistrées à la station de ski du mont Baker, en dehors de Bellingham, dans l'État de Washington, aux États-Unis, pendant la saison 1998-1999. Le mont Baker a reçu 1 140 pouces (29 m) de neige,5 dépassant ainsi l'ancien détenteur du record, le mont Rainier à Washington, qui a reçu 28,5 m de neige pendant la saison 1971-1972. Records du monde Guinness indique que les plus gros flocons de neige au monde avaient été abattus en janvier 1887 à Fort Keogh, dans le Montana. L'un d'entre eux faisait 38 cm de large.

Remarques

  1. ↑ Michael Klesius, "Le mystère des flocons de neige" National Geographic 211(1) (2007).
  2. ↑ Cristaux de neige récupérés le 12 octobre 2015.
  3. ↑ État de Californie, neige: profondeur et densité. Récupéré le 26 juillet 2007.
  4. ↑ Hamed Assaf, "Mise au point d'un modèle de mise à jour de la fonte des neiges pour un budget énergétique intégrant les résultats des mesures du relevé de neige," J. Ingénierie, informatique et architecture 1 non 2 (2007). Récupéré le 26 juillet 2007.
  5. ↑ NOAA, Mt. Record de neige enregistré par Baker, rapports de la NOAA, 2 août 1999. Récupéré le 12 octobre 2015.

Les références

  • Klesius, Michael. 2007. Le mystère des flocons de neige. National Geographic 211 (1): 20.
  • Libbrecht, Kenneth G. 1999. Guide des flocons de neige. SnowCrystals.com. Récupéré le 23 juillet 2007.
  • Libbrecht, Kenneth G. 1999. Foire aux questions. SnowCrystals.com. Récupéré le 23 juillet 2007.
  • Nakaya, U. 1954. Cristaux de neige: naturels et artificiels. Cambridge, MA: Presses universitaires de Harvard.

Liens externes

Tous les liens ont été récupérés le 16 novembre 2019.

  • Neige au-dessus de zéro. ScienceBits.

Voir la vidéo: Quand il neige. . drôle, insolite, blagues (Août 2020).

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