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Suivre l’évolution des chutes de neige en situation de changement climatique

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Le tourisme, la production d’énergie et l’approvisionnement en eau dépendent tous de la disponibilité en neige. En raison du changement climatique, il est plus important que jamais de surveiller les chutes de neige.

Le 6 décembre 2020, de nombreuses pistes des Dolomites italiennes et du sud des Alpes autrichiennes se sont retrouvées enfouies sous 3 mètres de neige, après qu’une tempête de neige a balayé le sud de l'Europe et recouvert certaines régions de haute altitude de 900 mm de neige en 24 heures, des niveaux quasi record. Face à une circulation bloquée et des risques d’avalanche accrus, les skieurs frustrés n’ont pu accéder à certaines des meilleures pistes d’Europe, les stations de sports d’hiver restant fermées à cause de la pandémie de COVID-19.

Ski à part, les chutes de neige affectent de manière considérable les écosystèmes naturels, nos approvisionnements en eau et les différentes industries qui en dépendent. Étudier le comportement de la neige (son étendue, sa profondeur, le temps qu’elle met à fondre) est un sport d'hiver que pratiquent assidument les scientifiques du monde entier, d’heure en heure ou sur plusieurs décennies. Mais surveiller la neige n'est pas toujours évident.

La neige : quelle importance pour nous ?

« Quelques milliards de personnes dépendent de la neige pour avoir de l'eau potable ; servir de réservoir d’eau est probablement sa fonction la plus importante », déclare David Robinson, climatologue à l’Université Rutgers. « Sans neige, davantage d’énergie est absorbée à la surface de la Terre, tandis qu’une couverture de neige réfléchit la lumière du soleil et refroidit ainsi l’environnement. Si la neige fond plus tôt au printemps, le réchauffement peut se produire plus tôt, se traduisant souvent par un été plus chaud risquant d’assécher davantage les sols », explique le climatologue.

La neige est un élément météorologique capricieux, présentant ce que les scientifiques appellent une « haute variabilité naturelle ». Elle ne se forme qu’à la température idéale et les quantités de neige peuvent varier considérablement d’année en année.

Mais les observations recueillies au cours des dernières décennies montrent que la neige se raréfie et on prédit que les chutes de neige ralentiront en Europe au cours des 10 à 20 prochaines années. « Nous constatons une nette diminution de la courbe de neige à long terme », affirme Kari Luojus, chercheur scientifique principal à l'Institut météorologique finlandais. Son équipe a récemment publié ce que l'on dit être la représentation des conditions neigeuses dans l'hémisphère nord la plus précise depuis 1979. Les données indiquent que bien que la quantité de neige (ou masse de neige) soit restée sensiblement la même en Eurasie et ait chuté en Amérique du Nord, les deux régions ont connu une diminution significative de l'étendue de leur couverture neigeuse, en particulier à la fin du printemps, ce qui suggère une dissipation possible de la neige de plus en plus tôt.

« On a observé un déclin général de l'étendue de la couverture neigeuse », confirme David Robinson. « L’étendue de neige au printemps a diminué à chaque décennie depuis les années 70. » Le climatologue, qui étudie la neige depuis 30 ans, souligne qu’elle dépend, pour se former, de températures proches du point de congélation. Selon Robinson, la différence entre

-5 ° C, température où de grosses quantités de neige peuvent se former, et +5 ° C, température où la neige se transforme en pluie et commence à fondre, est énorme. La transition du « moins » au « plus » se produit désormais plus tôt dans l'année. « Au printemps, nous franchissons ce seuil de fonte plus tôt et lorsqu’il est dépassé, adieu la neige. »

Ceci vaut pour la neige dans les zones planes de l'hémisphère nord, mais pas en haute altitude. « Les conditions neigeuses varient considérablement à mesure que vous montez en altitude, de quelques centimètres, on passe rapidement à plusieurs mètres, ce que les observations par satellite ne perçoivent pas forcément », explique Kari Luojus, soulignant que les données récoltées par son équipe ne s'appliquent qu'aux régions non-montagneuses. Les zones de haute altitude étant peu peuplées, les relevés historiques de neige dans les montagnes sont uniquement basés sur les observations des stations météorologiques. Mais, puisque la fonte des neiges fait des chaînes de montagnes, telles que les Alpes et l'Himalaya, les principaux fournisseurs d'eau douce pour des milliards de personnes, surveiller précisément la neige présente sur les pentes revêt de plus en plus importance, pour assurer la sécurité hydrique, mais aussi pour prévoir les inondations.

Tirer parti des prévisions de neige sur les pistes

Mesurer et prévoir de manière détaillée les chutes de neige en montagne est également essentiel au tourisme d’hiver, qui se fie de plus en plus à ces données pour gérer les conditions météorologiques imprévisibles. Selon un rapport sur l’industrie du ski, entre 2014 et 2018, les stations de ski alpines, qui attirent environ 43 % des skieurs du monde entier, auraient en début de saison connu des chutes de neige inférieures à la moyenne. « Les conditions neigeuses ne doivent pas être tenues pour acquises, surtout à basse ou moyenne altitude », observe Samuel Morin, responsable du Centre d’étude de la neige et du climat du CNRM (Centre national de recherche météorologique), à Grenoble. Il explique qu'à long terme, ce sont sur les pentes que les effets du réchauffement climatique se feront le plus sentir. « Il est très difficile de définir ce qui constitue une basse altitude, car cela dépend du climat local et d’autres facteurs. Dans les Alpes, elle est d'environ 1 500 m ; il s’agit de la hauteur seuil en dessous de laquelle nous pensons que les changements les plus importants se produiront. »

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L'industrie du ski s'adapte à ces changements depuis des années, principalement en créant de la neige artificielle. « L'objectif était d'atténuer l’impact des hivers peu enneigés, qui survenaient de temps à autre. Désormais, les enneigeurs sont monnaie courante, dans les stations de ski, et fabriquer de la neige est devenu une manière efficace de parer au changement climatique », déclare Samuel Morin. Les stations autrichiennes auraient investi, à elles seules, environ 1 milliard d’euros pour fabriquer de la neige mécaniquement depuis 2008.

Mais les canons à neige eux-mêmes dépendent fortement de la neige et des données météorologiques. Selon Samuel Morin, ProSnow, un projet coordonné par Méteo-France et réunissant des partenaires en France, en Autriche, en Allemagne et en Suisse, aide à optimiser en temps réel la gestion de la neige dans les domaines skiables. L’outil tient compte des observations des stations locales, des données informant la quantité de neige artificielle qu'elles produisent, ainsi que des données météorologiques et des prévisions saisonnières pour simuler l'évolution de la couverture neigeuse au fil du temps. « Cela peut aider les stations de ski à prendre des décisions informées pour optimiser la gestion de la neige sur plusieurs semaines », explique Samuel Morin, en leur permettant de déterminer si elles ont suffisamment de neige, si elles risquent de surproduire, si un événement chaud se profile à l’horizon, ou si le vent et les températures sont propices à la formation de neige.

Samuel Morin a également collaboré avec le Service Copernicus concernant le changement climatique (C3S) sur un service climatique centré sur l'impact à long terme du changement climatique sur les conditions d'enneigement des stations de ski. Lancé en août, l’ensemble de données examine près de 40 variables, allant des chutes de neige et de l'épaisseur de la neige à la quantité d'eau qu'elle contient et même la production annuelle de neige de culture dans toutes les régions montagneuses d'Europe. Il fournit également des prévisions quant à l'évolution de la neige en fonction de différents scénarios climatiques, et compare les conditions passées et futures à travers tout le continent. Cependant, ces données n’étant pas suffisamment localisées pour déterminer les conditions de ski, les stations doivent compléter ces informations avec des données et observations locales.

En se basant sur cet ensemble de données, le C3S a lancé en décembre dernier un nouvel outil, visant à aider l’industrie du tourisme à examiner les conditions neigeuses passées, remontant jusqu’à 1961, et à les comparer aux futures conditions potentielles, jusqu’à la fin du siècle.

Indicateurs météorologiques et neigeux du tourisme de montagne en Europe, de 1986 à 2100, Service Copernicus concernant le changement climatique, ECMWF

« Cette application donne aux acteurs du tourisme des secteurs public et privé, y compris aux stations de ski et gestionnaires de téléphériques, un large éventail d'informations, qu'ils peuvent utiliser pour analyser les conséquences des conditions neigeuses au cours des dernières décennies, et pour simuler de futures tombées de neige dans les régions où ils opèrent », résume Chiara Cagnazzo, responsable des systèmes d'information sectoriels chez C3S. « En d’autres termes, elle les aide à planifier leurs investissements et à renforcer leur capacité d’adaptation face au changement climatique. »

Observer la neige n’est pas réservé qu’au tourisme

À l’Université Rutgers, le Global Snow Lab de David Robinson surveille quotidiennement la couverture neigeuse en Eurasie et en Amérique du Nord, produisant des cartes accessibles au public. « Elles sont principalement utilisées par les chercheurs qui étudient les applications relatives au climat et à la neige, mais aussi par les hydrologues et les prévisionnistes saisonniers à long terme », explique David Robinson, affirmant que les faibles chutes de neige et la fonte printanière précoce constituent les priorités les plus importantes, notamment dans les régions plus au sud, qui souffrent d’un réchauffement distinct.

Kari Luojus explique que la plus grande société hydroélectrique finlandaise fait appel au GlobSnow de l’Institut météorologique finlandais pour adapter ses opérations aux conditions neigeuses. Mais toutes les données ne sont pas simples. Selon Kari Luojus, « Une grande partie de la production hydroélectrique s’effectue dans les Alpes et des informations locales plus précises sont donc nécessaires. Si la neige saisonnière diminue, de vastes régions souffriront de sécheresse. Puisque nous constatons une nette réduction de l'étendue de la couverture neigeuse au printemps, cela aura forcément des implications sur l’eau de ruissellement et la disponibilité en eau ».

Inverser la tendance de perte de neige actuelle, notamment la fonte des neiges au début du printemps, est une mission difficile. « Personne n’envisage que ce modèle thermique puisse s'inverser », admet David Robinson. « Le mieux que nous puissions espérer est de réduire le réchauffement et maintenir les températures hivernales aussi proches que possible du point de congélation, pour continuer d’avoir de la neige. » Un avis que partage Samuel Morin : « À basse altitude, en tout cas, nous verrons plus de pluie et moins de neige. D'ici 2050, la neige pourrait diminuer de 10 à 40 % par rapport à l’An 2000. Si nous devenons neutres en carbone pendant la seconde moitié du siècle, le changement climatique pourrait se stabiliser et, avec lui, les conditions neigeuses. »

Pour ce qui est des sports d'hiver, Samuel Morin estime que les pentes resteront enneigées pendant au moins deux décennies, surtout lorsque l’on tient compte de l'enneigement artificiel. « Les stations de ski utilisent les informations que nous obtenons du C3S pour être stratégiques et déterminer comment le changement climatique les affectera, à court et à long terme. Certaines pourront continuer d’opérer, d'autres devront diversifier leurs activités en fonction de leurs stratégies touristiques et climatiques. » Mais les stations de ski ne sont pas les seules à pouvoir bénéficier de ces données. Comme l’ajoute Chiara Cagnazzo , « Les informations sur la neige du C3S peuvent aider le tourisme de montagne à devenir plus durable et à offrir aux communautés locales un moyen de planifier leurs activités économiques en fonction des conditions climatiques futures ».