Questions aux experts

La neige et la glace sont deux états différents d'une eau solide. En fonction de certains paramètres la neige va se condenser et se transformer en glace tout en passant par différents stades.
La neige : les cristaux de neige vont se développer à partir de particules élémentaires de glaces (La présence d'impuretés (poussières…) est nécessaire à la formation de ces particules de glace), présentes dans les nuages, que l'on appelle généralement germes. La température et la concentration en vapeur de l'air ont une incidence sur la forme des cristaux. Elles peuvent en effet favoriser un des mécanismes de croissance et donc aboutir à la production d'une forme particulière de cristaux.
Cette neige qui se dépose à la surface des calottes polaires se transforme progressivement en glace. Elle subit différentes transformations correspondant à des processus physiques différents. Les évolutions de la neige sont classées en trois catégories appelées le manteau neigeux, le névé et la glace.
Manteau neigeux  : Chaque couche ou strate de neige qui se dépose peut avoir des propriétés et un comportement différent en fonction de facteurs météorologiques. Cet empilement de couches (appelé le manteau neigeux) constitue donc un assemblage hétérogène.
Dans la neige fraîche, les cristaux sont enchevêtrés les uns dans les autres, ce qui permet au manteau de tenir sur des pentes assez raides : c'est la cohésion de feutrage. Il n'y a pas encore d'eau entre les cristaux pour alourdir la neige.
Ces cristaux de neige déposés vont subir des métamorphoses passant de leur forme originelle à une forme granuleuse. Ces métamorphoses résultent de l'action de nombreux paramètres : le vent, la nébulosité et les précipitations, le bilan radiatif de surface, la température et l'humidité de l'air.
L'évolution microphysique du manteau neigeux, par transfert de vapeur d'eau et par glissement des grains les uns par rapport aux autres sont les facteurs qui contribuent à sa densification. A une profondeur de quelques mètres, tout gradient de température disparaît. Les flux de vapeur d'eau deviennent négligeables, et les possibilités de glissement des grains sont épuisées; on parle alors de névé.
Processus dans le névé : le névé est considéré comme un milieu poreux isotherme. la densification se fait par déformation visco-plastique des zones de contact entre les cristaux de glace sous l'effet de la charge de la colonne de neige et de névé situé au-dessus.
Transition névé-glace : une compaction croissante entraîne une diminution de la porosité du névé. On dit que la porosité se ferme. On parle alors du passage d'un milieu à pores ouverts à un milieu à pores fermés, c'est la glace. La densité de la glace à la fermeture de la porosité semble déterminée en partie par la forme et la taille que les grains ont acquises dans les couches inférieures du manteau neigeux à quelques mètres de profondeur. Cette profondeur de transition varie entre 60 et 120 mètres suivant la température du site, correspondant à des âges de glace variant entre 100 ans (glaciers tempérés) à 2 500 ans (calottes polaires).
Glace : le dernier stade de densification correspond à la compression des bulles de la glace sous l’effet de la différence de pression entre les cristaux de glace et l’air des bulles. Cette dernière étape vient à son terme entre 600 et 1000 mètres de profondeur en Antarctique, lorsque les bulles de la glace disparaissent par formation de cristaux d’hydrates d’air.
 

Neige et glace sont des états cristallisés de l'eau. Les molécules d'eau se joignent en formant des ponts hydrogène entre molécules voisines. Le volume minimal de l'eau non cristallisée est atteint vers 4 °C. En dessous de cette température et jusque 0°C, les liaisons hydrogène se tendent et les molécules d'eau perdent peu à peu leur mobilité. Ces liaisons hydrogènes qui tendent à se figer provoquent un resserrement en cristal caractéristique, qui devient plus compact. La neige se forme à l'air libre et les cristaux peuvent se développer sans contrainte spatiale. Au contraire, dans la glace les cristaux se gênent très vite (une compliquée histoire d'énergie interfaciale de surface comme dans les minéraux) et induisent une structure solide assez uniforme - au moins à l'oeil nu. En se tassant - en montagne principalement - la neige perdra peu à peu sa belle structure étoilée pour devenir névé puis glace compacte - celle qui prend cette belle couleur bleue caractéristique (mais il s'agit d'une autre question dès lors ...).