Quelle est l’influence du damage et de la production de neige de culture sur le débit des cours d’eau en aval des bassins versants dans lesquels figurent des pistes de ski ?
Une étude de cas, pilotée par Météo-France, a été menée à la station de La Plagne (Alpes du Nord, Tarentaise, Savoie), en partenariat avec la Compagnie des Alpes et plusieurs organismes de recherche français (CNRM (Météo-France – CNRS), LESSEM et Riverly (INRAE), IGE (Univ. Grenoble Alpes – CNRS – IRD – INRAE)).

Les objectifs de l’article « Simulated hydrological effects of grooming and snowmaking in a ski resort on the local water balance » sont multiples et pertinents dans le domaine du changement climatique et de la gestion des ressources en eau liée au damage de la neige dans les zones de tourisme de ski. L’étude de Samuel Morin et al. est développée dans le contexte d’un besoin croissant de comprendre et de gérer durablement les ressources en eau dans les stations de ski, en particulier face aux défis posés par les changements à long terme des températures et des modèles météorologiques. La motivation principale de l’étude est de fournir une analyse scientifique détaillée de la manière dont les pratiques de gestion de la neige peuvent modifier le bilan hydrique dans les zones montagneuses équipées d’installations de fabrication de neige et de damage des pistes.

Les stations de ski sont bien plus que de simples destinations touristiques pour les amateurs de sports d’hiver ; ce sont de véritables moteurs économiques pour les régions dans lesquelles elles sont situées. Les stations de ski agissent comme des catalyseurs de l’économie locale, en générant des emplois, en favorisant le développement des infrastructures et en encourageant la croissance de services complémentaires tels que les hôtels, les magasins et les restaurants.

Station de ski La Plagne

Elles contribuent également de manière significative à la préservation des traditions et des cultures locales, tout en favorisant l’intégration sociale et les échanges culturels entre les visiteurs et les résidents. Dans de nombreux cas, les domaines skiables deviennent le cœur des communautés montagnardes, apportant de la vie à des régions qui pourraient autrement être confrontées à d’importants défis économiques et démographiques. Leur présence enrichit non seulement la vie des communautés locales, mais joue également un rôle crucial dans le maintien et la promotion des écosystèmes de montagne et de leur biodiversité unique.

La gestion de la neige, en particulier le damage et la production de neige de culture, est devenue une pratique courante dans les stations. Son fonctionnement a soulevé des doutes publics quant à sa pertinence, car ces activités sont critiquées par les mouvements écologistes pour leurs implications environnementales présumées, et en particulier l’impact hydrologique de la production de neige de culture fait l’objet d’un débat.

Pression sur les ressources en eau et débat scientifique sur la neige de culture

La production de neige de culture implique l’utilisation de quantités substantielles d’eau, ce qui exerce une pression sur l’environnement montagnard.
Ce fait conduit à un débat sur la question de savoir si l’eau utilisée pour la production de neige est simplement « empruntée » et restituée aux rivières et aux ruisseaux lors de la fonte des neiges. Cependant, malgré cette situation controversée, il existe peu d’études scientifiques qui traitent quantitativement de l’influence de la gestion de la neige, en particulier de la production de neige de culture, sur le cycle de l’eau à l’échelle locale et régionale.

L’EAU POUR La production de neige est simplement « empruntée » et restituée aux rivières et aux cours d’eau lors de la fonte des neiges

Paysage enneigé

La situation de pénurie d’eau dans certaines régions fait qu’il est essentiel de fournir des informations scientifiques sur la relation entre les ressources en eau des montagnes et les activités des stations de ski, à un moment où le débat sur la transition du tourisme de montagne vers une voie plus durable est intense.

L’étude présentée vise à combler ce manque de connaissances et à mettre en lumière l’influence du damage et de la production de neige de culture sur le cycle hydrologique local, en particulier sur le débit des rivières en aval du bassin versant d’une station de ski.

CELA ENTRAÎNE UN RETARD DANS LE DÉBUT DU PROCESSUS DE FONTE ET, PAR CONSÉQUENT, UNE RÉDUCTION DU DÉBIT DE FONTE DE LA NEIGE PENDANT LES PÉRIODES DE FAIBLE DÉBIT HIVERNAL

Les recherches antérieures se sont concentrées sur les pertes d’eau dues à la production de neige, mais elles ont été limitées et n’ont pas abordé les effets à l’échelle du bassin versant ni considéré l’interaction de ces pratiques avec d’autres variables hydrologiques. Cette étude a cherché à combler ces lacunes, en utilisant des outils de modélisation pour explorer l’impact de la gestion de la neige (damage et production de neige de culture) sur le cycle hydrologique et la disponibilité de l’eau en aval à l’échelle locale.

Contexte et motivation de l’étude sur les effets de la neige de culture

Les stations de ski ont intégré des pratiques telles que le damage et la production de neige  pour assurer une qualité et une continuité de neige. Ces pratiques modifient la couverture neigeuse et ont un impact significatif sur le cycle hydrologique local.

La Plagne : une station pilote pour étudier les effets hydrologiques du damage et de la production de neige

L’étude se concentre sur la quantification de ces effets dans la station de ski de La Plagne, dans les Alpes du Nord. Elle souligne la nécessité de mieux comprendre ces pratiques afin d’alimenter les discussions sur la durabilité du tourisme de ski et la gestion des ressources en eau dans un contexte de changement climatique.

Cartes de la station de ski de La Plagne, avec le bassin versant de Bonnegarde en jaune. À gauche : localisation des stations de ski de La Plagne sur une carte nationale de la France, image du paysage fournie par la station de ski de La Plagne, superposition du bassin versant de Bonnegarde par les auteurs. A droite, carte détaillée de la station de ski, montrant son enveloppe gravitaire (ligne rouge continue), les pistes de ski avec (bleu) et sans (rose) enneigement, la localisation des principaux villages. A droite : Fond dégradé dérivé de EU-DEM v1.1 (Copernicus Land Monitoring Service), informations géographiques complémentaires de BD Alti fournies par l’IGN à la résolution de 25 m, informations géographiques sur la localisation et l’état des pistes de ski fournies par la station de ski de La Plagne (génération de la carte par les auteurs, voir le texte pour les informations méthodologiques).

Méthodologie et outils

L’étude « Simulated hydrological effects of grooming and snowmaking in a ski resort on the local water balance » (simulation des effets hydrologiques du damage et de l’enneigement dans une station de ski sur le bilan hydrique local) a utilisé une méthodologie détaillée et des outils spécialisés pour analyser les effets hydrologiques de la gestion de la neige dans les stations de ski.

Cette méthodologie complète a permis une évaluation détaillée de l’impact de la gestion de la neige sur le cycle hydrologique local. L’étude a combiné des techniques de modélisation avancées avec des observations in situ et des analyses hydrologiques, ce qui a permis de comprendre en profondeur comment les pratiques de damage et d’enneigement dans les stations de ski affectent les ressources en eau dans les bassins versants des montagnes.

– Le modèle Crocus a été utilisé pour simuler l’enneigement, en tenant compte des processus naturels et contrôlés. Ce modèle a été piloté par les réanalyses SAFRAN et les projections climatiques.
– Les résultats du modèle ont été évalués à l’aide d’observations hydrologiques in situ. En outre, des concepts tels que « l’enveloppe gravitationnelle » de la station de ski ont été incorporés pour une représentation géographique appropriée, ce qui a permis de mieux comprendre l’impact des pratiques de gestion de la neige sur le bilan hydrique.

Les principaux aspects de la méthodologie et des outils utilisés sont détaillés ci-dessous :

1. la modélisation de l’enneigement :

  • Modèle Crocus : Le modèle Crocus a été utilisé pour simuler l’enneigement naturel et géré. Ce modèle représente à la fois les processus naturels de la neige et les opérations de damage et d’enneigement.
  • Processus modélisés : absorption et réflexion du rayonnement solaire, émission d’énergie thermique infrarouge et flux de chaleur latente et sensible à la surface de la neige.

2. la mise en œuvre de l’enneigement et du damage dans le modèle :

  • Conditions de production de neige : la production de neige dans le modèle n’était possible que dans certaines conditions de vitesse du vent et de température du bulbe humide.
  • Densité de la neige produite : une densité de 600 kg/m³ a été considérée pour la neige produite.
  • Processus de damage : Comprend le compactage et le mélange des couches de neige, reflétant le mélange de neige naturelle et de culture.

3. les simulations de modèles :

  • Données d’entrée SAFRAN : Le modèle Crocus a été piloté par les réanalyses météorologiques SAFRAN, qui ont fourni des estimations des conditions météorologiques telles que la température, l’humidité spécifique, les précipitations et la vitesse du vent.
  • Simulations SAFRAN-Crocus : elles ont été réalisées pour différentes bandes d’altitude dans des zones spatialement homogènes, en tenant compte des différentes pentes et orientations du terrain.

4. Représentation géographique de la station de ski et des bassins versants :

  • Unités représentatives des stations de ski (SRU) : des éléments unitaires caractéristiques des pistes de ski et de leurs environs ont été identifiés, en tenant compte de l’altitude, de l’aspect et de la présence ou de l’absence d’équipements d’enneigement.
  • Eau utilisée pour l’enneigement : l’eau utilisée était stockée dans des réservoirs et provenait de diverses sources pour remplir ces réservoirs.

5. Analyse hydrologique des bassins de Bonnegarde et des Frasses :

  • Modèle hydrologique J2000 : des séries chronologiques de débits naturels quotidiens simulés par le modèle hydrologique distribué J2000 ont été utilisées pour analyser le cycle hydrologique des bassins versants.

6. Simulations dans des conditions de changement climatique :

  • Projections climatiques : des simulations supplémentaires ont été réalisées dans des conditions de changement climatique à l’aide du modèle Crocus et de données de projection climatique ajustées.
Carte détaillée du bassin versant de Bonnegarde illustrant ses différents sous-bassins versants, y compris le bassin versant des Frasses. Le fond de carte est dérivé de EU-DEM v1.1 (Copernicus Land Monitoring Service), d’autres informations géographiques provenant de BD Alti fournies par l’IGN à une résolution de 25 m, des informations géographiques sur l’emplacement et le statut des pistes de ski fournies par la station de ski de La Plagne (génération de la carte par les auteurs, voir le texte pour les informations méthodologiques).

Principaux résultats de l’étude analysant l’impact de la neige de culture sur les ressources en eau

Le damage réduit considérablement la fonte des neiges pendant l’hiver, ce qui entraîne une diminution du flux de fonte des neiges et un retard dans le début de la fonte des neiges, et environ 10 % de l’eau utilisée pour la production de neige est perdue en raison de l’évaporation. Malgré cela, l’altération annuelle des ressources en eau dans la zone d’étude s’est avérée limitée, de l’ordre de 1 à 2 %.

Impact du damage et de la production de neige sur la fonte des neiges : le damage a un impact significatif, éliminant pratiquement la fonte des neiges en hiver. Cela entraîne un retard dans le début du processus de fonte et, par conséquent, une réduction du flux de fonte de neige pendant les périodes de faible débit hivernal. L’étude quantifie cette réduction de l’ordre de 10 à 20 %, qui est ensuite compensée par des quantités plus importantes de neige fondue.

Le damage tend à réduire le débit des cours d’eau en hiver

Évaluation de l’utilisation de l’eau dans la production de neige de culture : un aspect crucial de la production de neige est l’efficacité de l’eau utilisée. Environ 10 % de l’eau utilisée pour la production de neige est perdue par évaporation au cours du processus de formation de la glace à partir de gouttelettes d’eau liquide. Cette perte, bien que significative, ne représente pas une grande partie de l’eau totale utilisée dans le processus de production de neige de culture.

Influence sur le bilan hydrique annuel : Malgré ces interventions, l’étude conclut que l’altération annuelle des ressources en eau à La Plagne est limitée, de l’ordre de 1 à 2 %. En effet, la quantité d’eau utilisée pour la production de neige sur les pistes de ski ne représente qu’une fraction de 10 à 20 % des précipitations annuelles totales. De plus, les pistes de ski couvrent environ 10 % de la superficie des bassins où sont situées les stations de ski et, dans le cas de La Plagne, les équipements d’enneigement couvrent 40 % de la superficie des pistes de ski.

La production de neige entraîne une fonte retardée, conduisant à un apport différé dans les cours d’eau

Comparaison avec l’impact du changement climatique : l’étude suggère que, dans ce cas précis, la production de neige entraîne principalement un changement modéré dans la formation et la fonte de la couverture neigeuse. En fait, cet impact est considéré comme mineur par rapport à l’influence que le changement climatique futur pourrait avoir sur l’hydrologie de la montagne.

Impact sur le cycle hydrologique : l’étude démontre que le damage et la production de neige ont un impact visible sur le débit des rivières dans un bassin versant de montagne. Cette connaissance est cruciale pour les études futures sur la gestion de l’eau et l’adaptation au changement climatique dans les régions dotées d’installations de tourisme de ski.

Limites et recherches futures : Bien que l’étude fournisse des informations précieuses, elle n’aborde pas les défis de la durabilité à long terme ou d’autres aspects de l’impact environnemental local de la gestion de la neige. Cela souligne la nécessité de mener de futures recherches sur ces aspects afin de mieux comprendre l’impact des stations de ski et de la neige de culture sur les écosystèmes de montagne.


Effet simulé du damage et de la production de neige sur l’écoulement dans le bassin versant de Bonnegarde (La Plagne, Savoie, France), en climat actuel et futur. En haut à gauche, cumul mensuel de l’écoulement en ne considérant que la neige naturelle. À gauche, en bas, effet combiné du damage et de la production de neige sur l’écoulement. En bas à droite, carte du bassin versant et emplacement des pistes avec et sans installation de production de neige.

Conclusion de l’étude sur l’impact du damage et de la neige de culture sur l’eau

Cette étude offre une perspective importante sur la façon dont les pratiques de gestion de la neige dans les stations de ski, telles que le damage et la production de neige de culture, influencent légèrement le cycle hydrologique local. Bien que l’altération du bilan hydrique soit limitée, l’étude souligne l’importance de considérer ces effets dans le contexte plus large du changement climatique et de la gestion durable des ressources dans les domaines du tourisme de ski.

Cette connaissance est essentielle pour formuler des politiques et des pratiques qui concilient les exigences du tourisme de ski avec la préservation des ressources naturelles et la durabilité à long terme.

Représentation schématique illustrant l’eau liquide totale atteignant le sol, utilisée dans cette étude, calculée comme la somme des précipitations sur les zones sans neige et des flux d’eau liquide sortant du manteau neigeux.

Pour les bassins considérés, la quantité de neige, avec les pratiques et technologies d’enneigement actuelles, augmente dans un climat plus chaud, ce qui est cohérent avec les études précédentes (Spandre et al., 2019). Cependant, à l’échelle du bassin versant, l’influence principale du changement climatique sur le régime hydrologique passe par un pic de fonte des neiges plus précoce et plus petit (essentiellement naturel), comme cela est bien documenté (Hock et al., 2019), sur lequel l’influence de la préparation et des chutes de neige impose une modulation secondaire.

Ainsi, dans les conditions climatiques actuelles et futures, le damage et la neige de culture semblent avoir un impact plutôt limité sur le ruissellement total à l’échelle du bassin versant. Le principal problème technique lié à l’utilisation de la neige de culture dans un climat plus chaud est la capacité à mettre suffisamment d’eau à disposition pour les opérations d’enneigement (p. ex. Gerbaux et al., 2020).

Malgré les défis environnementaux posés par les stations de ski, tels que ceux révélés par les études sur leur impact sur les ressources en eau, l’existence de la neige de culture reste cruciale pour les économies de montagne. Non seulement ces stations génèrent des emplois et dynamisent les communautés locales, mais elles ont également pris des mesures proactives pour atténuer leur impact sur l’environnement. En réponse aux préoccupations concernant les émissions de gaz à effet de serre et la durabilité, de nombreuses stations de ski mettent en œuvre des technologies plus efficaces, encouragent l’utilisation d’énergies renouvelables et adoptent des pratiques durables de gestion de la neige.

En outre, le tourisme d’hiver, comparé au tourisme d’été dans les zones côtières, peut être considéré comme plus durable en raison d’une incidence moindre de l’érosion et de la surexploitation des ressources naturelles. Les stations de ski évoluent et reconnaissent la nécessité d’équilibrer leurs activités avec la préservation de l’environnement, démontrant ainsi leur engagement pour un avenir plus durable et respectueux de la planète.