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Séance de cours

Transport et dépôt de neige

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 les mécanismes de transport de la neige, y compris la saltation et la suspension, ainsi que les forces agissant sur les grains de neige. Il traite de la vitesse seuil du vent pour la saltation, de l'indice de dérive pour l'avertissement d'avalanche et de la comparaison de différents modèles de transport de la neige. La séance de cours explore également le concept de station météorologique automatique du système intégré de mesure et d'information (SIG) et la modélisation des dépôts de neige à l'aide de modèles stochastiques lagrangien. Il se penche sur la formulation de la suspension dans le système de modèle Alpine3D et présente un nouveau paradigme d’accumulation de neige. La séance de cours se termine par des simulations et des mesures à des endroits de montagne spécifiques pour étudier la répartition de la neige et les caractéristiques d'écoulement topographiques.

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Enseignant·e·s (3)

Michael Lehning

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 (16)

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.

Suspension de véhicule

Les suspensions d'un véhicule sont les éléments permettant de relier les masses non suspendues (typiquement la roue, les pièces d'entraînement de roue, souvent les systèmes de freinage, etc) aux masses suspendues (typiquement le châssis, le moteur et tous les composants du véhicule fixés au châssis). L'utilisation de la suspension est imposée par les irrégularités de la surface sur laquelle se déplace le véhicule.

Suspension pneumatique

La suspension pneumatique est un type de suspension de véhicule alimenté par une pompe à air entraînée par un moteur électrique ou un compresseur. Cette pompe pressurise l'air pour utiliser l'air comprimé comme un ressort. La suspension pneumatique remplace les ressorts en acier conventionnels, mais si le moteur ne fonctionne pas pendant une période prolongée, la suspension du véhicule se dégonfle. Le but de la suspension pneumatique est de fournir un bon confort de roulement et la possibilité de régler la fermeté des suspensions voire la hauteur du véhicule.

Suspension active

La suspension active est un type de suspension automobile où le mouvement vertical des roues par rapport au châssis est activement contrôlé par un système embarqué. Elle est utilisée pour la première fois dans le cadre du championnat du monde de Formule 1 au Grand Prix d'Afrique du Sud en 1992, par l'écurie Williams sur la FW14. Elle s'oppose ainsi à la suspension passive, dans laquelle le mouvement vertical du véhicule est déterminé par les conditions au sol.

Vent

Le vent est le mouvement d'une partie du gaz constituant une atmosphère planétaire située à la surface d'une planète. Les vents sont globalement provoqués par un réchauffement inégalement réparti à la surface de la planète provenant du rayonnement stellaire (énergie solaire) et par la rotation de la planète. Sur Terre, ce déplacement est essentiel à l'explication de tous les phénomènes météorologiques. Le vent est mécaniquement décrit par les lois de la dynamique des fluides, comme les courants marins.

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Séances de cours associées (43)

Propriétés de mélange des systèmes de préservation des mesures infinies

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Capstan Problem Experiment

Démontre une expérience sur le problème du cabestan et ses applications en amplification de force.

Modélisation du dilemme du prisonnier: Naive vs Optimal

Examine la modélisation du problème des 100 prisonniers et compare les approches naïves et optimales.

Optimisation des suspensions : analyse et optimisation des performances

Explore la conception et l'optimisation des suspensions de voiture pour améliorer les performances.

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Explore les espaces de cartographie pointés, la loi exponentielle, les propriétés d'adjonction et les classes homotopiques.

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Suspension pneumatique

Suspension active

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