La neige est un mélange de glace, d’air et éventuellement d’eau. La présence ou non de l’eau est primordiale pour la température, et on parle de neige humide lorsqu’elle en contient et de neige sèche sinon. D’autre part, la définition du zéro degré de l’échelle Celsius est la température d’un mélange d’eau et de glace. Aussi, la température de la neige est soit égale à 0°C pour de la neige humide soit négative pour de la neige sèche.
Dans tous les cas, elle ne peut jamais être supérieure à 0°C.
Neige sèche et neige humide
On appelle « neige sèche » une neige ne contenant pas d'eau à l'état liquide. Sa température est alors strictement négative. La neige sèche évolue au cours de l'hiver vers différents états1 selon les conditions météorologiques et l'exposition au soleil.
Une couche de « neige humide » contient de l'eau liquide. Sa température est donc obligatoirement égale à 0°C. Au printemps, le manteau neigeux en est essentiellement constitué, suite à son humidification générale par le rayonnement solaire, qui est à cette saison important. On en trouve également en plein hiver, mais en général seulement dans une ou plusieurs couches séparées, d’épaisseur variable et plus ou moins enfouies. Elles apparaissent suite à une humidification partielle et temporaire (pluie, soleil, température très douce, temps couvert et doux, brouillard, etc.), puis sont recouvertes par d'autres chutes de neige avant d'avoir eu le temps de regeler en surface.
Influence de la température sur la transformation des grains
Pourquoi la température dans le manteau neigeux et à sa surface sont-elles si importantes? Parce qu’elles conditionnent les métamorphoses (appelées aussi métamorphisme) que vont subir les grains de neige, ainsi que la vitesse de ces transformations.
De façon très simplifiée et schématique
- si la température de la couche de neige est égale à 0°C, les grains vont s’humidifier et évoluer vers des grains ronds ;
- si la température de la couche de neige est négative, la métamorphose dépendra des écarts verticaux de température au sein de la couche
- si la température est à peu près homogène au sein de la couche, les grains ont tendance à s’arrondir et à prendre de la cohésion (évoluant vers des grains fins
- s’il y a de grands écarts de température, les grains deviennent anguleux et perdent de la cohésion (évolution vers des grains de type grains à faces places ou gobelets).
D’autre part, quel que soit le type de métamorphose évoqué plus haut, plus la température sera proche de 0°C, plus les métamorphoses seront rapides.
Propriétés thermiques du manteau neigeux
La neige est un bon isolant thermique, comme le prouve la température assez douce à l'intérieur d'un igloo ou le fait que certaines plantes arrivent à rester en vie sous la neige (par exemple plants de mâche). Plus la neige est légère (c’est-à-dire plus elle contient d’air), meilleur est son pouvoir isolant.
La température de la neige se stabilise en général à 0°C à la base du manteau neigeux3 : en effet, l’apport de chaleur par le flux thermique de sol, bien que faible, suffit à maintenir à 0°C la base du manteau, isolée de l’atmosphère par le manteau neigeux lui-même. Rappelons d’ailleurs à ce sujet que la « chaleur » du sol est insuffisante pour faire fondre la neige de manière significative : la fonte s’effectue bien par les couches superficielles.
La température de surface du manteau neigeux
Pour savoir si la surface du manteau neigeux se refroidit ou se réchauffe, il faut faire un bilan des causes de réchauffement et de refroidissement de la surface du manteau neigeux (causes thermiques mais aussi dues aux conditions météorologiques et topographiques). Compte tenu du caractère isolant de la neige, l’influence des fluctuations de la température de surface ne pénètre que lentement à l'intérieur du manteau.
Beau temps la nuit.
La neige se refroidit par temps clair et notamment la nuit, car dans ce cas, l’apport solaire est égal à zéro.
Influence de l’orientation
La neige se refroidit par temps clair, ce qui est le cas dans toutes les pentes à l’ombre.
Aussi, de novembre à janvier, seuls les versants plein sud arrivent à se « réchauffer » au soleil. Ensuite, jusqu'à début mars, le réchauffement concerne souvent tous les versants est à ouest en passant par le sud alors qu'un large versant nord reste froid. Plus on évolue vers le printemps, plus les zones « froides » se réduisent.
Ciel couvert température air négative.
La neige ne peut pas se refroidir par temps couvert et sa température de surface s’équilibre alors avec celle de l’air. Un exemple bien connu de ce phénomène : la nuit, sur un manteau printanier, le regel est bien meilleur par ciel clair que par ciel couvert.
Ciel couvert température air positive.
La température de la neige ne pouvant être positive, elle plafonne à zéro degré. L’énergie supplémentaire éventuellement disponible engendre la fonte (plus ou moins importante) de la neige de surface.
Âge de la neige.
La neige réfléchit une grande partie du rayonnement solaire (d’où par exemple la nécessité de se protéger les yeux ou la peau).
Le réchauffement dépend essentiellement de l’âge de la neige : une neige fraîche et poudreuse renvoie environ 90 % de la lumière (et se réchauffe donc difficilement au soleil puisqu’elle n’emmagasine que 10 % de l’énergie qu’elle reçoit) alors qu'une vieille neige de printemps en renvoie de l'ordre de 50 % et se réchauffe donc plus facilement (car elle emmagazine 50 % de l’énergie solaire reçue).
Influence de la raideur de la pente.
La quantité d’énergie reçue pour une surface donnée est d’autant plus forte que la pente est raide (voir la trace au sol d’un “rayon du soleil” : plus la pente est raide, plus cette trace est petite, donc plus l’énergie solaire est concentrée).