Cette histoire est un regroupement d’articles des archives de The Conversation.

Alors que le temps froid s’installe en Amérique du Nord, certaines communautés ont déjà démarré leurs chasse-neige, tandis que d’autres gardent un œil attentif sur les prévisions. La neige et la glace peuvent anéantir les plans de voyage, mais elles jouent aussi un rôle écologique important. Et l’eau gelée peut prendre des formes étonnantes. Pour les jours où l’on ne parle que de météo hivernale, nous mettons en lumière ces cinq histoires tirées de nos archives.

Les formes étranges que peut prendre l’eau

Au delà des flocons de neige et des glaçons, l’eau gelée peut se comporter de manière surprenante. Par exemple, pendant les vagues de grand froid, les lacs peuvent sembler produire de la vapeur comme un bain de sauna.

Comme l’explique Scott Denning, spécialiste de l’atmosphère à l’université d’État du Colorado, cela se produit parce que l’eau liquide du lac ne peut pas être plus froide que le point de congélation – environ 32 degrés Fahrenheit. Lorsque l’eau s’évapore du lac relativement chaud dans l’air froid et sec, elle se condense pour passer de la vapeur (eau gazeuse) à de minuscules gouttelettes d’eau dans l’air, qui ressemblent à de la vapeur.

Lorsqu’il fait extrêmement froid, de la glace peut se former à la surface de l’océan. Les vagues la brisent, et l’eau commence à ressembler à un slurpee ondulant. « Pour quiconque est prêt à braver le froid, il est sauvage de se tenir près du rivage et de regarder la mer gluante fumante avec son surf au ralenti », écrit Denning.

Comment le sel de voirie dompte la glace

Lorsqu’une grosse tempête est prévue, les camions de services publics se dirigent souvent vers le prétraitement des rues et des routes, en pulvérisant généralement du sel gemme ou des solutions d’eau salée. Mais contrairement à la croyance populaire, le sel ne fait pas fondre la glace.

L’eau gèle à 32 degrés Fahrenheit, mais le fait de la mélanger avec du sel abaisse son point de congélation. « Le sel entrave la capacité des molécules d’eau à former des cristaux de glace solides », explique Julie Pollock, professeur adjoint de chimie à l’université de Richmond. « Le degré de dépression du point de congélation dépend de la salinité de la solution ». Lorsque le sel sec est répandu sur la glace, il compte sur le soleil ou la friction des pneus des voitures pour faire fondre la glace, puis l’empêche de regeler.

Les impulsions de sel peuvent nuire aux plantes, aux plans d’eau et aux organismes aquatiques lorsqu’elles sont lessivées sur les routes – en particulier lors du ruissellement printanier, qui peut transporter des doses énormes. Les chercheurs s’efforcent de trouver des options plus inoffensives et étudient actuellement des additifs, notamment la mélasse et le jus de betterave.

Pourquoi les arbres ont besoin de neige

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La saumure de betterave, un moyen « entièrement naturel » de dégivrer les routes

La neige peut sembler n’être qu’un problème, surtout si vous devez la pelleter. Mais c’est aussi une ressource précieuse. Dans le Nord-Est, les scientifiques de l’environnement Andrew Reinmann et Pamela Templer ont découvert que la couverture neigeuse hivernale agit comme une couverture, protégeant les racines des arbres et les organismes du sol du froid.

Dans des parcelles forestières expérimentales où Reinmann et Templer ont retiré la neige du sol, ils ont observé que

« …le gel pénètre un pied ou plus dans le sol, alors qu’il s’étend rarement à plus de deux pouces de profondeur dans les parcelles de référence voisines avec un manteau neigeux inaltéré. Et tout comme les cycles de gel et de dégel créent des nids de poule dans les rues des villes, le gel du sol abrase et tue les racines des arbres et endommage ceux qui survivent. »

Le changement climatique raccourcit les hivers du nord-est et diminue les chutes de neige, ce qui a de graves effets sur les forêts. « La perte du manteau neigeux peut réduire la croissance des forêts, la séquestration du carbone et la rétention des nutriments, ce qui aura des implications importantes pour le changement climatique et la qualité de l’air et de l’eau tout au long de l’année », prédisent Reinmann et Templer.

Réservoirs gelés

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Le #snowpack d’aujourd’hui sur Montgomery Pk dans le nord de White Mtns CA, vu d’en bas dans Benton Valley. Très bonne neige pour le mois de juin !pic.twitter.com/t8ikfbEY32

La neige est encore plus précieuse dans les États de l’Ouest, où de nombreuses communautés tirent une grande partie de leur eau potable du manteau neigeux qui persiste en haute altitude pendant une bonne partie des mois chauds. Ici aussi, le réchauffement des hivers signifie moins de neige, et les scientifiques observent déjà des « sécheresses de neige ».

Adrienne Marshall, chargée de recherche étudiant l’hydrologie et le changement climatique à l’Université de l’Idaho, définit une sécheresse de neige comme une année où le manteau neigeux est si faible qu’historiquement, cela ne se produirait qu’une fois tous les quatre ans ou moins.

« Aujourd’hui, des sécheresses de neige consécutives dans l’ouest des États-Unis se produisent environ 7 % du temps », écrit-elle. « D’ici le milieu du siècle, si les émissions de gaz à effet de serre continuent d’augmenter, nos résultats prédisent que des sécheresses de neige pluriannuelles se produiront en moyenne 42% des années. »

Le manteau neigeux fond également plus tôt au printemps, ce qui signifie que moins d’eau est disponible en été. Ces changements affectent les villes, les fermes, les forêts, la faune et l’industrie des loisirs de plein air dans tout l’Ouest tout au long de l’année.

Pouvons-nous faire en sorte qu’il neige ?

Si la nature ne fournit pas autant de neige que nous en avons besoin, que faire pour l’aider ? De nombreux États et agences de l’Ouest ont essayé de le faire depuis des années en ensemençant les nuages – en ajoutant des particules dans l’atmosphère qui sont censées servir de cristaux de glace artificiels, favorisant la formation de neige.

Il y a juste un hic : Personne n’a prouvé que cela fonctionne réellement. Néanmoins, « les États occidentaux ont besoin d’eau, et de nombreux décideurs pensent que l’ensemencement des nuages peut être un moyen rentable de la produire », écrivent les scientifiques de l’atmosphère Jeffrey French et Sarah Tessendorf.

Dans une étude de 2018, French, Tessendorf et leurs collègues ont utilisé de nouveaux outils de modélisation informatique et un radar avancé pour voir s’ils pouvaient détecter les cristaux de glace qui se forment sur les particules d’iodure d’argent injectées dans les nuages. Ils ont accroché des sondes d’imagerie aux ailes d’avions de recherche, qui ont volé dans et hors des zones ensemencées de nuages. Bien sûr, dans ces zones, la formation de cristaux de glace a augmenté par centaines, ce qui a conduit à la formation de neige. Aucun résultat de ce type n’est apparu dans les régions non ensemencées.

Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour voir si l’ensemencement des nuages peut modifier les bilans hydriques sur de grandes surfaces. Et finalement, même si cela s’avère vrai, une autre question subsistera : Est-ce que cela vaut le coût.

Reposted avec la permission de The Conversation.