La chaîne SAFRAN-Crocus-MEPRA

La chaîne de prévision numérique du risque d’avalanche : SAFRAN-Crocus-MEPRA

Les caractéristiques du manteau neigeux sont extrêmement variables en fonction du massif, de l’altitude et de l’exposition considérés. C’est pourquoi la prévision du risque d’avalanche repose sur un réseau d’observations nivo-météorologiques le plus dense possible. Mais ces observations restent malgré tout limitées en nombre en raison de leur coût (la plupart sont manuelles). Certaines zones montagneuses sans stations de ski sont ainsi pratiquement dépourvues d’observations.
Les progrès dans l’étude de la neige et les capacités accrues du traitement informatique ont rendu possible de simuler numériquement les principales caractéristiques du manteau neigeux et de l’activité avalancheuse correspondante. Basé sur trois modèles (SAFRAN, Crocus, MEPRA) le CEN a développé une suite opérationnelle, dénommé « chaîne SCM » [Durand et al. 1999]. Les seules entrées de cette chaîne sont des observations météorologiques quotidiennes, des sorties de modèles météorologiques et des climatologies de précipitations. Aucune information du manteau neigeux observé n’est entrée dans le système. La principale hypothèse de ce système réside dans l’homogénéité spatiale des massifs considérés (en particulier pour les précipitations). Ceci implique de travailler à cette échelle spatiale et exclut de représenter les effets locaux comme ceux dus à l’accumulation ou l’érosion de la neige par le vent. En sortie, la chaîne SCM simule des manteaux neigeux moyens décrits par leur stratigraphie verticale et leur stabilité naturelle et accidentelle, tous les 300 mètres d’altitude (de 900 à 3600 m), pour 6 orientations (N, E, SE, S, SO, O) et 3 pentes (0, 20°, 40°) ,pour 23 massifs Alpins, 15 massifs Pyrénéens et 2 massifs Corses (la surface de chaque massif est d’environ 400km2). Depuis l’hiver 1992-93, cette suite de modèles est utilisée opérationnellement par les prévisionnistes avalanches dans les Alpes et depuis 1995-96 dans les Pyrénées. Dans le même temps, cette chaîne a été améliorée et évaluée par confrontation avec les différents usagers et par comparaison avec des mesures humaines disponibles (sondages du manteau neigeux). La chaîne SCM démarre le premier août sans neige au sol et tourne toute l’année sans ré-initialisation ou recalage. Le manteau neigeux simulé est dépend seulement des données météorologiques fournies par SAFRAN, pour sa création, son évolution jusqu’à sa disparition.

Nom des massifs alpins français




Massifs pyrénéens et points de mesures nivologiques




La dernière version de la chaîne opérationnelle : SAFRAN – SURFEX/ISBA-Crocus – MEPRA (S2M)

Le modèle Crocus au sein de la chaîne de simulation numérique opérationnelle SAFRAN-Crocus-MEPRA (SCM) a été remplacé depuis 2014 par SURFEX/ISBA-Crocus (cf. SURFEX). Cette chaîne est désormais dénommées S2M. La meilleure prise en compte des échanges thermiques à l’interface sol-neige permet dans certaines situations de début de saison d’améliorer la stratigraphie simulée du manteau neigeux. Elle a également autorisé l’extension de cette chaîne à des massifs d’altitude plus modeste (Vosges, Jura, Massif Central), où le manteau neigeux parfois intermittent est davantage influencé par les flux d’énergie entre le sol et neige [Lafaysse et al., 2013]. Pour les mêmes raisons, l’application de SURFEX/ISBA-Crocus aux zones de plaine devient également envisageable et pourrait permettre par exemple une estimation en temps réel de l’équivalent en eau du manteau neigeux en place (enjeux hydrologiques, résistance du toit des bâtiments). L’utilisation de SURFEX/ISBA-Crocus est également à l’étude pour un système émergent de prévision du risque d’avalanches en Norvège. L’intégration de Crocus à SURFEX ouvre de nouvelles perspectives notamment l’assimilation de données au sol (hauteur de neige, équivalent en eau de la neige) ou télédétectées (micro-ondes passifs et actifs, visible/proche infrarouge, infrarouge thermique). Depuis 2015, la chaîne S2M est alimentée en mode expérimental par des prévisions météorologiques d’ensemble [Vernay et al., 2015].

Références

Durand, Y. ; Giraud, G. ; Brun, E. ; Mérindol, L. & Martin, E. : A computer-based system simulating snowpack structures as a tool for regional avalanche forecasting. J. Glaciol., 1999, 45, 469-484

Brun, E. ; David, P. ; Sudul, M. & Brunot, G. : A numerical model to simulate snow-cover stratigraphy for operational avalanche forecasting. J. Glaciol., 1992, 38, 13 - 22

Giraud, G. : MEPRA : an expert system for avalanche risk forecasting. Proceedings of the International snow science workshop, 4-8 oct 1992, Breckenridge, Colorado, USA, 1992, 97-106

Lafaysse, M., S. Morin, C. Coléou, M. Vernay, D. Serça, F. Besson, J.-M. Willemet, G. Giraud and Y. Durand, Towards a new chain of models for avalanche hazard forecasting in French mountain ranges, including low altitude mountains, Proceedings of the International Snow Science Workshop Grenoble - Chamonix Mont-Blanc - 2013, 7-11 October, Grenoble, France, 162-166, 2013.

Vernay, M., M. Lafaysse, L. Mérindol, G. Giraud and S. Morin, Ensemble forecasting of snowpack conditions and avalanche hazard, Cold Reg. Sci. Technol., 120, 251-262, doi :10.1016/j.coldregions.2015.04.010, 2015.

Vionnet, V. ; Brun, E. ; Morin, S. ; Boone, A. ; Martin, E. ; Faroux, S. ; Moigne, P. L. & Willemet, J.-M.:The detailed snowpack scheme Crocus and its implementation in SURFEX v7.2, Geosci. Model. Dev., 2012, 5, 773-791