Surveiller la neige pour le développement durable
L’un des grands défis des prochaines années, souligné par l’accord de la COP28 à Dubaï, est d’accélérer l’action mondiale pour atténuer le changement climatique et réduire les émissions de gaz à effet de serre. Le développement durable exige un recours accru et plus efficace aux énergies renouvelables, comme l’hydroélectricité, l’éolien et le solaire, qui prennent une place croissante sur le marché de l’énergie.
Chiffres clés
| Indicateur | Valeur |
|---|---|
| Réserves d’eau issues de la fonte des neiges | 60–70 % (davantage en haute montagne) |
| Neige produite par 1 cm de pluie | de 2 cm (neige mouillée) à plus de 50 cm (neige sèche et poudreuse) |
| Variables clés pour la gestion hydroélectrique | Équivalent en eau de la neige (SWE) et couverture neigeuse |
| Sources de données pour estimer la neige | Satellite + modèles météorologiques + mesures in situ |
| Zone couverte par une mesure CRNS | rayon de plus de 20 m |
| Plage de mesure du SWE | 0 – 10 000 mm d’équivalent en eau |
| Limite de saturation du capteur CRNS | entre 2 000 et 10 000 mm |
| Unité fournie | mm d’équivalent en eau (donnée prête à l’emploi) |
| Sites du réseau SWE d’ARPA Veneto | 25, premier réseau régional italien basé sur le CRNS |
| Caractéristiques de la mesure CRNS | Sans contact · continue · entièrement autonome |
La ressource en eau
La couverture neigeuse est l’une des ressources les plus importantes des régions de montagne, sur le plan économique comme sur le plan écologique. Les montagnes agissent comme des réservoirs naturels : elles stockent la neige en hiver et la restituent au printemps. Entre 60 et 70 % des réserves d’eau proviennent de la fonte des neiges, avec les valeurs les plus élevées en haute montagne. Savoir quelle quantité d’eau la neige fournira chaque année est essentiel pour planifier à court et à long terme.
L’hydroélectricité
L’hydroélectricité produit de l’électricité grâce à l’eau des rivières, ou à celle stockée derrière les barrages, qui fait tourner les turbines. La production dépend fortement de la variabilité naturelle de l’eau disponible. Pour de nombreux producteurs d’électricité, l’hydroélectricité est une part importante du portefeuille : elle apporte de la diversification, mais les expose aussi à la variabilité naturelle de la ressource.
L’essentiel de la production a lieu en montagne, où l’énergie potentielle est stockée dans la couche de neige et de glace. Pour gérer les centrales, planifier la production et le stockage et évaluer l’impact sur le marché de l’énergie, les données de pluie ne suffisent pas. Il faut aussi connaître la quantité d’eau contenue dans le manteau neigeux : l’équivalent en eau de la neige (SWE, Snow Water Equivalent).
La mesure du SWE
Les mesures in situ, combinées aux données satellitaires et aux modèles météorologiques, améliorent l’estimation de la couverture neigeuse et du SWE, et réduisent l’exposition à leur variabilité naturelle. Une estimation plus précise aide les producteurs d’énergie à mieux gérer les ressources, à mieux prévoir la production hydroélectrique et à la rendre plus efficace.
Le défi
Mesurer l’eau contenue dans la neige n’est pas simple, car la température de l’air détermine la quantité d’eau dans un centimètre de neige : 1 cm de pluie peut donner de 2 cm de neige mouillée à plus de 50 cm de neige sèche et poudreuse. C’est pourquoi la hauteur de neige n’indique pas directement la quantité d’eau qu’elle contient, et pourquoi le SWE est la méthode la plus fiable pour estimer les réserves d’eau.
Le SWE sert à plusieurs applications :
- Gestion des ressources en eau à l’échelle du bassin
- Production d’hydroélectricité
- Surveillance du risque d’avalanche
- Suivi structurel des grands bâtiments (charge de neige)
- Recherche nivologique et météorologique
L’innovation : les capteurs CRNS
La méthode la plus innovante pour mesurer le SWE est le capteur à rayons cosmiques (CRNS, Cosmic Ray Neutron Sensing). Il mesure les neutrons ambiants générés par les rayons cosmiques et estime le SWE sur le site d’installation sans contact, en continu et en toute autonomie.
Principe de fonctionnement
- Détecteur de référence : installé au-dessus du manteau neigeux, il mesure les neutrons venant de l’espace avant qu’ils n’interagissent avec la neige.
- Détecteur au sol : installé au niveau du sol, légèrement enterré, quand le terrain est encore sans neige. Une fois recouvert, il compte les neutrons qui ont déjà traversé le manteau neigeux.
- Mesure : la différence entre les comptages des deux détecteurs indique précisément la quantité d’eau contenue dans le manteau neigeux.
Le SWE est fourni directement en mm d’équivalent en eau, il est représentatif d’une zone étendue (rayon de plus de 20 m) et sa limite de saturation se situe entre 2 000 et 10 000 mm.
Étude de cas : le réseau ARPA Veneto
L’ARPAV, l’agence régionale de protection de l’environnement de la Vénétie (Italie), a équipé 25 sites de capteurs CRNS, créant le premier réseau régional italien de suivi du SWE basé sur cette technologie.
L’impact Finapp
- Mesure sans contact de la teneur en eau du sol et de la neige
- Prévisions hydroélectriques plus fiables et production plus efficace
- Gestion de l’eau précise et numérique
- Moins de gaspillage, coûts énergétiques réduits, productivité accrue