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Séance de cours

Mesures de la neige: techniques et applications

Dans cours

ENV-525: Physics and hydrology of snow

This course covers principles of snow physics, snow hydrology, snow-atmosphere interaction, and snow modeling. It transmits detailed understanding of physical processes within the snow and at its interfaces with the atmosphere and the ground, and presents ...

Description

Cette séance de cours couvre la mesure des variables liées à la neige, y compris les propriétés de la neige, les composants du bilan énergétique et les composants du bilan massique. Il traite des méthodes d'échantillonnage de la neige manuelles et automatisées, des jauges à neige, des mesures des précipitations, des techniques de mesure de l'équivalent en eau de neige (SWE) et des nouvelles technologies telles que les mesures optiques et électromagnétiques. La séance de cours explore également les défis et les techniques impliqués dans la mesure de la surface enneigée, des méthodes SWE, des oreillers de neige et des mesures de rayonnement gamma aéroporté pour l'estimation SWE.

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Enseignant·e·s (3)

Wolf Hendrik Huwald

Dr. Hendrik Huwald is a scientist at the Laboratory of Cryospheric Sciences (CRYOS) and a lecturer at the Environmental Sciences and Engineering Section (SSIE) of the Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne (EPFL). He completed his PhD in 2003 at the Swiss Federal Institute of Technology in Zürich (ETHZ), developing a numerical model for sea ice and studying energy transfer processes in the Arctic. Between 2005 and 2012 he was a post-doctoral fellow and scientist at the Laboratory of Environmental Fluid Mechanics and Hydrology (EFLUM) of EPFL working on Alpine snow-atmosphere interaction, and energy balance-related research mainly in mountain regions. During this time, he designed, led and participated in numerous large field experiments in different environments. In 2013 he joined the newly founded CRYOS laboratory where he conducted research in the domains of snow science, hydrology, boundary layer meteorology and environmental sensing. He has extensive experience with project management both on national and international level.

Johan Alexandre Philippe Gaume

I started my scientific career in 2008 at the Grenoble University in the IRSTEA laboratory where I did my master's thesis on the rheology of dense granular materials using the discrete element method. In the same lab, I followed with a PhD on the numerical modeling of the release depth of extreme avalanches using a combined mechanical-statistical approach and spatial extreme statistics. In 2013 I obtained a postdoc position at the WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF in Davos where I was in charge of developing and applying numerical models to improve the evaluation of avalanche release conditions and thus avalanche forecasting. While my PhD was mostly theoretical and numerical, my postdoc in Davos allowed me to gain a practical expertise by participating in laboratory and field experiments which helped to validate the models I develop. In 2016, I was awarded a SNF grant to work as a research and teaching associate in CRYOS at EPFL on the multiscale modeling of snow and avalanche processes. I developed discrete approaches to model snow micro-structure deformation and failure in order to evaluate constitutive snow models to be used at a larger scale in continuum models. I also developed numerical models for wind-driven snow transport. In 2017, I was a Visiting Scholar at UCLA to work on a Material Point Method (MPM) to simulate both the initiation and propagation of snow avalanches in a unified manner. The UCLA MPM model was initially developed for the Disney movie "Frozen" and has been modified and enriched based on Critical State Soil Mechanics to model the release and flow of slab avalanches. The results of this collaboration have been published in Nature Communications. In 2018, I was awarded the SNF Eccellenza Professorial Fellowship and became professor at EPFL and head of SLAB, the Snow and Avalanche Simulation Laboratory. At SLAB, we study micro-mechanical failure and fracture propagation of porous brittle solids, with applications in snow slab avalanche release. We also simulate avalanche dynamics and flow regime transitions over complex 3D terrain through the development of new models (depth-resolved and depth-averaged) based on MPM.In 2020, I obtained a SPARK grant to develop a new approach to simulate and better understand complex process chains in gravitational mass movements, including permafrost instabilities, rock, snow and ice avalanches and transitions to debris flows.

Source officielle

Concepts associés (14)

Neige

La neige () est une forme de précipitations atmosphériques constituée de particules de glace ramifiées, de structure et d'aspect très variables qui sont la plupart du temps cristallisées et agglomérées en flocons contenant de l'air. Mais cette glace peut aussi être sous forme de grains (neige en grains, neige roulée) ou mouillée. Lorsqu'il y a suffisamment de froid et d'humidité dans l'atmosphère, la neige se forme naturellement par condensation solide de la vapeur d'eau à saturation autour des noyaux de congélation.

Nivomètre

Un nivomètre est un appareil de mesure utilisé dans le domaine de la météorologie pour mesurer l'équivalent en eau d'une quantité de neige tombée en la pesant ou en la faisant fondre. Il peut être muni d'une simple (graduation verticale métrique), en relevé manuel ou être électronique (ultrasons, infrarouge, laser), en relevé automatique. Cet appareil est employé en nivologie et sert à mesurer la hauteur de neige ponctuelle (entre deux relevés) ou accumulée sur un site étudié et représentatif.

Pluviomètre

thumb|Deux parties d'un pluviomètre à lecture directe. À la gauche se trouve une éprouvette graduée surmontée d'un entonnoir, lesquels sont introduits dans le cylindre à la droite. À la droite du cylindre se trouve un tuyau métallique qui sert à évacuer le surplus de précipitations accumulées (ce tuyau est souvent raccordé à une conduite qui plonge dans la terre). Le pluviomètre est un instrument météorologique destiné à mesurer la quantité de précipitations (surtout la pluie) tombée pendant un intervalle de temps donné en un endroit.

Précipitations

Les précipitations désignent toutes les formes de l'eau à l'état liquide ou solide provenant de l'atmosphère. Ces hydrométéores (cristaux de glace ou gouttelettes d'eau), ayant été soumis à des processus de condensation et d'agrégation à l'intérieur des nuages, sont devenus trop lourds pour demeurer en suspension dans l'atmosphère et tombent au sol ou s'évaporent en virga avant de l'atteindre. Les précipitations se caractérisent par trois principaux paramètres : leur volume, leur intensité et leur fréquence qui varient selon les lieux et les périodes (jours, mois ou années).

Champ électromagnétique

Un champ électromagnétique ou Champ EM (en anglais, electromagnetic field ou EMF) est la représentation dans l'espace de la force électromagnétique qu'exercent des particules chargées. Concept important de l'électromagnétisme, ce champ représente l'ensemble des composantes de la force électromagnétique s'appliquant sur une particule chargée se déplaçant dans un référentiel galiléen. Une particule de charge q et de vecteur vitesse subit une force qui s'exprime par : où est le champ électrique et est le champ magnétique.

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