Academic literature on the topic 'Enneigement – Alpes'

Le suivi de la neige sèche a une place importante en télédétection, en raison du grand intérêt des applications en hydrologie, climatologie ou de la prévision d'avalanche. Ce travail présente des méthodes d'analyse multi-fréquentielles et multi-temporelles du couvert neigeux en milieux alpins à partir de données SAR polarimétriques. Un modèle électromagnétique de diffusion est tout d'abord présenté et utilisé afin d'étudier le comportement en rétrodiffusion d'un couvert neigeux au moyen de paramètres polarimétriques pertinents. Des procédures de détection de la neige sèche, à partir de données SAR multi-fréquentielles et multi-temporelles, sont alors élaborées. Ces techniques adaptent la méthode de discrimination de la neige en fonction du milieu sous jacent et de la bande de fréquence employée. Finalement, à l'aide d'un modèle numérique de terrain, une étude polarimétrique altitudinale du couvert neigeux est développée, permettant d'associer une altitude à un comportement polarimétrique spécifique. Ces méthodes sont appliquées sur les données SAR polarimétriques SIR-C des sites alpins de Risoul et Izoard.

Cette thèse traite de l'apport de l'imagerie SAR satellitaire en bandes L et C pour la caractérisation du couvert neigeux. Un modèle électromagnétique (EM) permettant de simuler la rétrodiffusion de l'onde sur un couvert neigeux a été développé. Ce modèle prend en considération la structure verticale du manteau neigeux ainsi que l'état de métamorphose des différentes couches. Il est validé à l'aide de profils stratigraphiques mesurés et des données SAR acquises parallèlement par le capteur ASAR/ENVISAT en 2004. L'originalité principale de cette étude consiste en l'association des données SAR à polarisation double avec le modèle météorologique Crocus développé par Météo-France. Dans le but de caractériser la variabilité spatiale des couverts neigeux alpins, les profils stratigraphiques Crocus sont réorganisés spatialement par le biais d'une optimisation de la réponse EM en bande C. Des cartographies du couvert neigeux sont réalisées avec une résolution métrique pour les massifs alpins des Grandes Rousses et de l'Oisans. Finalement, le potentiel des données polarimétriques en bande L pour la caractérisation de la neige est étudié sur des zones rurales. Une méthode de cartographie basée sur les Machines à Vecteurs Supports est réalisée puis testée avec des données acquises par le capteur PALSAR/ALOS
This thesis concerns snow remote sensing using spaceborne SAR imagery at L- and C-Bands. An electromagnetic (EM) backscattering model is developed to calculate radar backscatter from snow cover. This model takes into consideration both the vertical snowpack structure and the metamorphosis state of each snow layer. It is validated using in situ snow profiles and SAR data simultaneously acquired by the ASAR/ENVISAT sensor in 2004. The main contribution of this study consists in the combination of dual-polarization SAR data with the meteorological Crocus model developed by Météo-France. To characterize the variability of alpine snowpack, Crocus snow profiles are spatially reorganized by minimizing the difference between simulated and measured C-Band SAR data. Snow characteristics maps have been created at SAR resolution level for the French massifs ``Grandes Rousses'' and ``Oisans''. The potential of polarimetric L-Band SAR data for snow characterization is investigated in rural areas. A classification method based on Support Vector Machine techniques is developed and evaluated with SAR data acquired by the PALSAR/ALOS sensor

Les régions de montagne sont des régions singulières, particulièrement sensibles aux évolutions des conditions climatiques. Sous l'influence du changement climatique, ces régions ont déjà subi des modifications de leurs conditions nivo-météorologiques, se traduisant par une augmentation des températures et un déclin du manteau neigeux à basse et moyenne altitude. Il est projeté que ces tendances passées se poursuivent à l’avenir. Dans ce contexte, la quantification des conditions climatiques passées et futures se révèle être le socle indispensable à l'élaboration de connaissances approfondies concernant les impacts et risques climatiques pour les sociétés humaines et les écosystèmes. En raison de leurs caractéristiques géographiques, les régions de montagne posent de nombreux défis pour caractériser leur climat et son évolution. Les réseaux d'observations qui fournissent le matériau principal des études sur le climat passé dans les Alpes Européennes sont épars, voire quasi-inexistants au-dessus de 3000 m d'altitude, historiquement et actuellement. De plus, la résolution horizontale des modèles climatiques régionaux utilisés jusqu'à récemment (de l'ordre de 10 km), limite leurs capacités de représentation des évolutions passées et futures du manteau neigeux en montagne et de ses principales variables explicatives, la température et les précipitations. Dans une première partie, cette thèse évalue les capacités de réanalyses globales et régionales (ERA5, ERA5-Land, MESCAN-SURFEX, CERRA-Land) et de simulations climatiques régionales (CNRM-ALADIN, CNRM-AROME) à représenter les conditions nivo-météorologiques au cours des dernières décennies dans les Alpes Européennes. Si les climatologies de température, précipitations et hauteur de neige hivernales sont bien simulées dans ERA5, MESCAN-SURFEX et CERRA-Land, nous mettons en avant plusieurs artefacts responsables de tendances climatiques incorrectes. À l'inverse, malgré de fortes surestimations de l'accumulation de neige dans ERA5-Land, CNRM-ALADIN et CNRM-AROME, ces derniers fournissent des tendances passées cohérentes avec la littérature. Finalement, nous montrons qu’aucune stratégie de modélisation ne surpasse toutes les autres au sein de notre échantillon et que les choix en amont ont des conséquences importantes sur la qualité et l'usage qui peut être fait des jeux de données produits. Nous explorons ensuite le potentiel de nouvelles simulations climatiques régionales à haute-résolution horizontale (2.5 km) réalisées avec le modèle CNRM-AROME pour fournir des informations climatiques robustes sur les conditions nivo-météorologiques passées et futures dans les Alpes françaises. Bien que les simulations réalisées avec CNRM-AROME présentent plusieurs avantages par rapport aux sorties des modèles climatiques régionaux à résolution plus grossière, à savoir des champs de températures et de précipitations plus proches des références observationnelles, leur évaluation met en évidence des biais en matière de couverture neigeuse, limitant son potentiel. Ces biais, également présent dans les résultats du modèle AROME utilisé pour la prévision numérique du temps, ont des causes multiples, impliquant des processus atmosphériques et leur influence sur la surface, en plus des déficiences du modèle de surface lui-même. Nous présentons dans une dernière partie des configurations améliorées du modèle de surfaces continentales SURFEX-ISBA utilisé dans CNRM-AROME, évaluées au moyen de simulations couplées couvrant les deux hivers 2018-2019 et 2019-2020 dans les Alpes européennes. Nos résultats montrent une amélioration des performances du modèle par rapport à la version par défaut, grâce à l'amélioration des composants du modèle mais aussi à une meilleure représentation de l'influence du manteau neigeux sur le bilan d'énergie. Ces résultats ouvrent des perspectives pour l'utilisation de telles configurations pour les simulations climatiques et la prévision numérique du temps avec AROME
Mountain regions are unique, and particularly sensitive to changes in climate conditions. Under the influence of climate change, these regions have already undergone important modifications of their snow-meteorological conditions, resulting in higher temperatures and a decline in snow cover at low and intermediate elevations. These past trends are expected to continue in the future. In this context, the quantification of past and future climate conditions is proving to be the foundation for the development of in-depth knowledge concerning climate impacts and risks for human societies and ecosystems. Due to their geographical characteristics, mountain regions present numerous challenges for characterizing their climate and its evolution. The observation networks that provide the main material for studies of past climate in the European Alps are sparse, or even virtually non-existent above 3000 m altitude, both historically and currently. Furthermore, the horizontal resolution of the regional climate models used until recently (of the order of 10 km), limits their ability to represent past and future changes in the mountain snowpack and its main explanatory variables, temperature and precipitation. In the first part, this thesis evaluates the ability of global and regional reanalyses (ERA5, ERA5-Land, MESCAN-SURFEX, CERRA-Land) and regional climate simulations (CNRM-ALADIN, CNRM-AROME) to represent snow-meteorological conditions over recent decades in the European Alps. While winter temperature, precipitation and snow depth climatologies are well simulated in ERA5, MESCAN-SURFEX and CERRA-Land, we highlight several artifacts responsible for incorrect climate trends. Conversely, despite strong overestimations of snow accumulation in ERA5-Land, CNRM-ALADIN and CNRM-AROME, the latter provide past trends consistent with the literature. Finally, we show that no single modeling strategy outperforms all others within our sample, and that upstream choices have important consequences for the quality and use that can be made of the datasets produced. We then explore the potential of new high horizontal resolution (2.5 km) regional climate simulations performed with the CNRM-AROME model to provide robust climate information on past and future snow and meteorological conditions in the French Alps. Although the simulations carried out with CNRM-AROME offer several advantages over the outputs of coarser-resolution regional climate models, namely temperature and precipitation fields closer to observational references, their evaluation highlights biases in snow cover, limiting its potential. These biases, also present in the results of the AROME model used for numerical weather prediction, have multiple causes, involving atmospheric processes and their influence on the surface, in addition to deficiencies in the surface model itself. In a final section, we present improved configurations of the SURFEX-ISBA continental surface model used in CNRM-AROME, evaluated using coupled simulations covering the two winters of 2018-2019 and 2019-2020 in the European Alps. Our results show an improvement in the model's performance compared with the default version, thanks not only to improved model components but also to a better representation of the influence of the snowpack on the energy balance. These results open up prospects for the use of such configurations in climate simulations and numerical weather prediction with AROME

Ce travail est base sur l'utilisation du modele d'evolution du manteau neigeux crocus et du systeme d'analyse des conditions meteorologiques adapte au relief safran. Ces deux outils, une fois valides ont permis de simuler la climatologie nivale actuelle. Des tests de sensibilite a des variations simples des parametres meteorologiques ont ete effectues et ont montre la forte sensibilite du manteauneigeux a toute variation du climat. Pour prendre en compte de facon satisfaisante les scenarios climatiques issus des modeles de circulation generale, une methode de regionalisation adaptee a ete developpee. Elle a ete appliquee a plusieurs simulations correspondant a un doublement du gaz carbonique dans l'atmosphere realisees avec arpege/climat

Cette thèse a pour objectif principal de contribuer à la compréhension des facteurs environnementaux agissant sur la diversité et la productivité des communautés végétales alpine, et dans un deuxième temps de mettre en évidence des changements récents dans la structure de la végétation dans un contexte tempéré alpin, les Alpes françaises. L’approche adoptée se base sur des méthodes issues de la télédétection et également de l’écologie végétale, en combinant des relevés de végétation avec les données de climat de l’imagerie à haute résolution. Dans le premier chapitre, je démontre l’intérêt de quantifier la durée d’enneigement afin de pouvoir prédire les patrons de diversité taxonomique et fonctionnelle, en montrant aussi que la modélisation spatiale de la productivité primaire reste un défi important dans le contexte des paysages alpins. Dans le deuxième chapitre, je teste l’utilité de l’imagerie satellitaire pour quantifier les conditions environnementales au niveau des communautés végétales, et je mets en évidence que l’habitat des communautés dominantes peut être différencié à l’échelle régionale par la date de déneigement et le pic en productivité. J’essaie également de voir si la diversité fonctionnelle influe sur la réponse NDVI dans le cadre de trois années de durée d’enneigement contrastées. Le troisième chapitre marque un changement d’approche, dans lequel je passe à l’analyse de la dynamique observée de la végétation pendant les dernières décennies dans deux sites : la Réserve Naturelle des Hauts Plateaux du Vercors (RNHPV) et le Parc National des Ecrins (PNE). L’analyse diachronique de l’écotone forêt-prairie dans la RNHPV montre une forte expansion de la forêt à Pinus uncinata pendant les soixante dernières années, en réponse à un réchauffement global et également des changements spatio-temporels dans les usages des terres en lien avec le pâturage. Dans la deuxième partie, je montre qu’avec les satellites on observe une tendance de verdissement à l’échelle du PNE pendant les dernières décennies. Je propose qu’une réduction dans la durée d’enneigement et un réchauffement depuis les années 1980s ont contribué à une augmentation de la productivité des canopées dans des contextes alpins de haute altitude, et ceci indépendamment des effets d’utilisation des terres. Pris ensemble, au lieu d’avancer un aspect précis de l’écologie alpine, mon travail sert à compléter nos connaissances du fonctionnement des communautés végétales alpines et à confirmer certaines hypothèses basées sur l’observation terrain avec des analyses spatiales robustes
The central aim of this thesis is to contribute to current understanding of environmental drivers of plant diversity and productivity as well as of recent changes in vegetation structure in a temperate alpine context, the French Alps. My approach draws on methods from remote sensing and plant ecology by combining plot-based measures of plant diversity and climate data with high-resolution imagery. Chapter I demonstrates the importance of quantifying snow cover duration for predicting patterns of plant taxonomic and functional diversity, and also highlights the ongoing challenge of modeling spatial gross primary productivity dynamics in alpine landscapes. In Chapter II, I explore the utility of satellite imagery for quantifying environmental conditions experienced by alpine plant communities, and further show how metrics of snow cover duration and peak productivity can be used to differentiate habitat for dominant alpine plant communities. I also explore how functional diversity mediates NDVI responses to highly contrasting snow years. Chapter III provides new evidence of recent shifts occurring in high-elevation plant communities in the French Alps in response to climate and land-use change. Analysis of the forest-grassland ecotone in the Vercors Regional Park shows a strong dynamic of forest expansion in response to overall climate warming and local shifts in grazing-related land-use practices, which supports findings from other studies conducted elsewhere in the Alps and Pyrenees. In the second part of Chapter III, for the first time I present evidence of greening dynamics in a protected area of the French Alps, the Ecrins National Park. I propose that a decrease in snow cover duration and pronounced warming occurring in the 1980s likely contributed to increased canopy productivity in high alpine contexts, and are driving long-term greening in the absence of land-use change. Taken collectively, rather than pushing a specific aspect alpine ecology forward, my work helps to fill out our working knowledge of alpine plant communities and serves to solidify a number of field-based observations by carrying out robust spatial analyses

L'origine des premieres structures d'exploitation specifiques aux pistes de ski alpin remonte a l'apres-guerre. Au fur et a mesure du developpement des stations de sports d'hiver et de la croissance reguliere du nombre des skieurs, l'exploitation technique des pistes de ski est devenue, pour les gestionnaires et les techniciens, une preoccupation majeure. Compte tenu, lors de cette derniere decennie, des evenements d'ordre economique lies a des deficits d'enneigement et a des conditions concurrentielles difficiles, l'activite economique representee par les sports d'hiver a tres serieusement ralenti sa croissance. C'est dans ce contexte particulier que s'inscrivent nos travaux dont les objectifs ont consiste a comprendre les reactions d'un manteau neigeux travaille par les chenillettes et "consomme" par les skieurs. Ces recherches nivologiques ont abouti a un recensement, a une description et a une quantification des phenomenes qui caracterisent l'etat et le comportement du manteau neigeux transforme en un support de glissement destine a l'intense trafic des skieurs. Des analyses et des constats resultant de ces etudes nivologiques ainsi que des observations menees sur les conditions materielles et techniques a la construction des pistes de ski est ressortie une premiere mise en application d'une methode de travail et de gestion de la neige sur le domaine skiable de courchevel
Our researches have for object to understand the reactions of the mantle of snow when is prepared by grooming machines and used by skiers. Our research about snow end to count, describe and quantify the caracteristic reactions of conditions and life of the blanket of snow when transformed into a sliding place dedicated to high traffic of skiers. Analysis and results of the technical conditions of constructing ski slopes helped us to develop the first system of snow management and work at courchevel's ski resort. During winter 86-87 the valuation of our system carried by courchevel to prepare and maintain the slopes show an increase of prepared surfaces and an improvement of quality of slopes offered to skiers

Les interactions dynamiques des conditions d'enneigement avec l'activité touristique des stations de sport d'hiver reposent sur de multiples enjeux sociaux, économiques, environnementaux et climatiques intégrés par les élus chargés du développement des territoires de montagne et industriels responsables de l'exploitation des domaines skiables. Depuis l'expérience vécue de la vulnérabilité des domaines skiables au déficit d'enneigement au début des années 1990 et plus encore depuis l'introduction des problématiques du changement climatique dans le débat public au début des années 2000, l'attente de la part des décideurs politiques et des professionnels de la neige pour des éléments fiables et pertinents sur l'impact du climat sur l'activité des sports d'hiver - dans laquelle s'intègre ce travail - n'a cessé de croître.Ce travail s'est attaché à la compréhension du rôle intégrateur de l'opérateur de domaine skiable dans son approche socio-économique d'une part et nivo-climatologique d'autre part de la gestion de la neige dans sa station dans le but de développer une chaîne de modélisation de la dynamique des interactions entre les conditions d'enneigement (variabilité, imprévisibilité) et les activités humaines (objectifs, moyens).Un état des lieux a été établi sur les priorités poursuivies, les moyens mis en œuvre (damage, neige de culture) et les contraintes subies (météorologiques, organisationnelles, structurelles) par les gestionnaires de domaines skiables dans leurs opérations quotidiennes de gestion de la neige grâce à une enquête auprès de 55 stations françaises et aux échanges réguliers avec quatre stations partenaires de ce travail (Autrans, Tignes, Chamrousse et Les Deux Alpes).Une modélisation physique des impacts de la gestion de la neige a été développée sur la base d'un modèle de neige et confrontée à des observations réalisées au cours de deux saisons hivernales consécutives dans ces quatre stations partenaires.Ces éléments ont été intégrés dans une chaîne de modélisation couplée permettant des études spatialisées des conditions d'enneigement et in fine la détermination d'indicateurs de la viabilité de l'enneigement à l'échelle de la station, dans l'ensemble des Alpes françaises. Cette méthode extrapolable à l'ensemble des massifs français a été appliquée dans les Alpes françaises sur la période passée 1958 – 2014 et a révélé la corrélation des indicateurs d'enneigement avec les données économiques des stations de sport d'hiver. Notre approche a ainsi montré sa pertinence pour des études prospectives de l'impact du changement climatique et/ou des infrastructures des domaines skiables sur la viabilité de l'enneigement et ses conséquences pour l'activité économique des stations de sport d'hiver
The industrial activity of ski resorts is based upon multiple concerns including social, economic, environmental and climatic issues which ski resorts stakeholders have to cope with.In the early 1990's ski resorts experienced several consecutive seasons with poor snow conditions in the European Alps when climate and environmental questions were discussed as a global concern after the United Nations held their first international conferences on climate change. This raised the interest of ski resorts stakeholders and representatives of host communities for reliable and relevant indicators of climate induced impacts on snow conditions and on the related economic activity of ski resorts.This research focused on the role played by ski resorts operators in crossing socio-economic concerns with meteorological and snow concerns, to provide a modelling approach of dynamics and interactions between snow conditions (variability, low predictability) and human activities (defined by purposes and means). The objectives pursued by operators, the means they employ (grooming, snowmaking) and constraints they face (meteorological, structural or organization issues) have been investigated through a survey of 55 French ski resorts and frequent discussions with four partner ski resorts (Tignes, Autrans, Les Deux Alpes, Chamrousse). A physically based modelling approach of the impact of grooming and snowmaking on snow properties was integrated in a snowpack model and evaluated with respect to field observations in the four partner ski resorts over two consecutive winter seasons. This was crossed with a socio economic database of ski resorts to provide an explicit spatial modelling of managed snow conditions on ski slopes for the entire French Alps ski resorts. This method was applied for the 1958 - 2014 period and snow indicators were defined and computed, revealing a significant correlation of snow reliability indicators with economic data on ski resorts. This approach therefore proved its ability to provide relevant indicators of snow conditions in ski resorts with respect to economic implications and may be used for further prospective investigations of evolutions of facilities and/or climate change impacts on snow conditions and the related economy of the ski industry

Dans l'optique de fournir un cadre scientifique aux politiques de réduction des émissions de polluants atmosphériques (Convention de Genève sur la pollution transfrontière et à longue distance) ce travail se propose d'établir une cartographie de dépôts de métaux lourds dans le massif alpin français. Pour ce faire, l'intégralité des précipitations neigeuses de deux hivers consécutifs (97-98 et 98-99) a été prélevée dans 15 sites de moyenne altitude (-2000m) du massif alpin, isolés de toute source de pollution locale. Nous avons ensuite transcris les concentrations de métaux dans la neige en flux de métal déposé pour la période concernée. Au delà de ce travail de cartographie, cette étude s'attache également à identifier les sources de métaux déposés dans le manteau neigeux, en essayant notamment de discriminer les sources régionales des sources issues d'un transport à longue distance. Pour ce faire, la démarche de l'analyse isotopique du plomb a été utilisée, en parallèle avec une analyse des trajectographies de masses d'air conduisant aux précipitations neigeuses sur les sites de prélèvement. Deux études de cas particuliers ont été développées. La première s'est attachée à caractériser le transfert air-neige, en collectant parallèlement des échantillons de neige et des filtres atmosphériques. La deuxième a permis de suivre la distribution spatiale des métaux en fonction de l'altitude et d'identifier ainsi l'influence des émissions de la vallée sur le dépôt. Les principaux résultats de ce travail montrent que le dépôt de métaux lourds dans le massif alpin est principalement gouverné par l'important relief de ce dernier, qui constitue le premier véritable obstacle aux perturbations d'origine atlantique, majoritaires en Europe en période hivernale. Les polluants s'avèrent avoir une origine plutôt régionale (Région RhôneAlpes et Italie) qu'issue d'un transport longue distance, ce qui est mis en évidence grâce à la composition isotopique du plomb. La détermination de cette signature fait également ressortir la contribution négligeable des émissions automobiles au plomb atmosphérique total, reflétant l'utilisation croissante de l'essence "sans plomb".