Observation et modélisation des interactions entre conditions d'enneigement et activité des ...

234 Pages·2017·28.76 MB·French

THÈSE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR de la communauté
UNIVERSITÉ GRENOBLE ALPES
Spécialité : Sciences de la Terre, de l’Univers et de l’Environnement
Arrêté ministériel : 7 Août 2006

Présentée par
Pierre SPANDRE

Thèse dirigée par Samuel MORIN
et codirigée par Emmanuelle GEORGE-MARCELPOIL

préparée au sein de
IRSTEA - Développement des Territoires Montagnards
Météo-France/CNRS, CNRM, Centre d'Etudes de la Neige
et de l'école doctorale Terre, Univers, Environnement

Observation et modélisation des
interactions entre conditions
d’enneigement et activité des
stations de sports d’hiver dans
les Alpes françaises

Thèse soutenue publiquement le 5 décembre 2016,
devant le jury composé de :
Pr. Sandrine ANQUETIN
Directrice de recherche CNRS, LTHE, Grenoble, Présidente
Pr. Daniel SCOTT
Directeur de recherche, Université de Waterloo, Canada, Rapporteur
Pr. Ulrich STRASSER
Directeur de recherche, Université d'Innsbruck, Autriche, Rapporteur
Pr. Charles FIERZ
Directeur de recherche, WSL – SLF, Davos, Suisse, Examinateur
Dr. Marc PONS
Chargé de recherche, OBSA, Sant Julià de Lòria, Andorre, Examinateur
Dr. Samuel MORIN
IPEF, Météo-France/CNRS, CNRM/CEN, Directeur de thèse
Dr. Emmanuelle GEORGE-MARCELPOIL
ICPEF, Irstea, DTM, Co-Directrice de thèse

R´esum´e [Franc¸ais]
Lesinteractionsdynamiquesdesconditionsd’enneigementavecl’activit´etouristiquedesstationsde
sport d’hiver reposent sur de multiples enjeux sociaux, ´economiques, environnementaux et climatiques
int´egr´es par les ´elus charg´es du d´eveloppement des territoires de montagne et industriels responsables
de l’exploitation des domaines skiables. Depuis l’exp´erience v´ecue de la vuln´erabilit´e des domaines
skiables au d´eficit d’enneigement au d´ebut des ann´ees 1990 et plus encore depuis l’introduction des
probl´ematiques du changement climatique dans le d´ebat public au d´ebut des ann´ees 2000, l’attente de
la part des d´ecideurs politiques et des professionnels de la neige pour des´el´ements fiables et pertinents
sur l’impact du climat sur l’activit´e des sports d’hiver - dans laquelle s’int´egre ce travail - n’a cess´e
de croˆıtre. Ce travail s’est attach´e `a la compr´ehension du rˆole int´egrateur de l’op´erateur de domaine
skiable dans son approche socio-´economique d’une part et nivo-climatologique d’autre part de la ges-
tion de la neige dans sa station dans le but de d´evelopper une chaˆıne de mod´elisation de la dynamique
desinteractionsentrelesconditionsd’enneigement(variabilit´e,impr´evisibilit´e)etlesactivit´eshumaines
(objectifs, moyens). Un´etat des lieux a´et´e´etabli sur les priorit´es poursuivies, les moyens mis en œuvre
(damage, neige de culture) et les contraintes subies (m´et´eorologiques, organisationnelles, structurelles)
par les gestionnaires de domaines skiables dans leurs op´erations quotidiennes de gestion de la neige
grˆace `a une enquˆete aupr`es de 55 stations fran¸caises et aux ´echanges r´eguliers avec quatre stations
partenaires de ce travail (Autrans, Tignes, Chamrousse et Les Deux Alpes). Une mod´elisation physique
des impacts de la gestion de la neige a ´et´e d´evelopp´ee sur la base d’un mod`ele de neige et confront´ee
`a des observations r´ealis´ees au cours de deux saisons hivernales cons´ecutives dans ces quatre stations
partenaires. Ces ´el´ements ont ´et´e int´egr´es dans une chaˆıne de mod´elisation coupl´ee permettant des
´etudes spatialis´ees des conditions d’enneigement et in fine la d´etermination d’indicateurs de la viabilit´e
de l’enneigement `a l’´echelle de la station, dans l’ensemble des Alpes franc¸aises. Cette m´ethode extra-
polable`a l’ensemble des massifs franc¸ais a´et´e appliqu´ee dans les Alpes franc¸aises sur la p´eriode pass´ee
1958 – 2014 et a r´ev´el´e la corr´elation des indicateurs d’enneigement avec les donn´ees´economiques des
stations de sport d’hiver. Notre approche a ainsi montr´e sa pertinence pour des´etudes prospectives de
l’impact du changement climatique et/ou des infrastructures des domaines skiables sur la viabilit´e de
l’enneigement et ses cons´equences pour l’activit´e ´economique des stations de sport d’hiver.
Motsclefs:Stations;Alpesfran¸caises;Gestiondelaneige;Damage;Neigedeculture;Simulation;
Rendement neige de culture; Pratiques professionnelles
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Abstract [English]
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
heldtheirfirstinternationalconferencesonclimatechange.Thisraisedtheinterestofskiresortsstake-
holders 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 (me-
teorological, 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
snowpropertieswasintegratedinasnowpackmodelandevaluatedwithrespecttofieldobservationsin
thefourpartnerskiresortsovertwoconsecutivewinterseasons.Thiswascrossedwithasocioeconomic
databaseofskiresortstoprovideanexplicitspatialmodellingofmanagedsnowconditionsonskislopes
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 indica-
torsofsnowconditionsinskiresortswithrespecttoeconomicimplicationsandmaybeusedforfurther
prospective investigations of evolutions of facilities and/or climate change impacts on snow conditions
and the related economy of the ski industry.
Keywords : Ski resorts; French Alps; Snow management; Grooming; Snowmaking; Snowpack
model; Snowmaking efficiency; Professional practices;
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Remerciements
Merci `a l’ensemble des pisteurs-secouristes qui ont pris part `a ce travail pour leur curiosit´e, les
´echanges fructueux sur leurs m´ethodes et leur t´enacit´e dans la r´ealisation des observations qui ont
servi cette ´etude. Un grand merci `a Denis Amblard, Philippe Browaeys, Fr´ed´eric Voegel, Brice Gaget,
Fr´ed´ericBlanc,DominiqueMaˆıtre,OlivierDucasteletArnaudTrinquier(Tignes),`aThierryJeandonet
Arnaud Guerrand (Les 2 Alpes), `a Philippe Halot, Alexandre Traissart, Willy Flur et Jean-Luc Jaouen
(Chamrousse) ainsi qu’`a Jean-Louis Dupuis, Fabrice Gdak, Mlle Marty, Etienne Bessaguet et St´ephane
Chuberre (Autrans). Merci au pr´esident de l’ADSP Benjamin Blanc ainsi qu’`a C´edric Perretier, orga-
nisateur de l’assembl´ee g´en´erale 2014 de l’ADSP, pour leur invitation et leur soutien dans ce projet.
Merci´egalement `a l’ensemble des domaines skiables qui ont r´epondu `a notre enquˆete sur les pratiques
de gestion de la neige ainsi qu’`a Martine Dumas, Laurent Reynaud et Serge Riveill (Domaines Skiables
de France), Dominique L´etang (ANENA) et Thierry Gamot (Nordique France, Maire d’Autrans) pour
leur soutien et leur aide. Merci ´egalement `a la communaut´e scientifique de Grenoble et en particulier
`a Delphine Six (Laboratoire de Glaciologie et G´eophysique de l’Environnement, Grenoble, France) pour
le prˆet du carottier PICO au cours des deux hivers d’observations. Merci `a Fr´ed´eric Ousset (Irstea),
Yannick Deliot et Gilbert Guyomarc’h (CEN) pour leur aide dans la mise en place et le traitement
des campagnes de terrain, et `a l’ensemble des personnes d’Irstea et du CEN sollicit´ees au cours de
ce travail. Merci tout particuli`erement `a Hugues Franc¸ois, Emmanuelle George-Marcelpoil, Matthieu
Lafaysse, Yves Lejeune, Samuel Morin et Emmanuel Thibert pour leur implication dans ce travail.
Merci `a la R´egion Rhˆones-Alpes (Arc Environnement) qui finance ce doctorat ainsi qu’`a la fondation
“Eau, Neige et Glace” et au LabEx OSUG@2020 (ANR10 LABX56) qui ont ´egalement contribu´e au
financement de ce projet.
Many thanks to all members of this PhD defence committee Pr. Sandrine Anquetin (CNRS re-
search scientist, LTHE, Grenoble), Pr. Daniel Scott (Professor and university research chair, Waterloo
University, Canada), Pr. Ulrich Strasser (Professor and university research chair, Innsbruck University,
Autriche), Pr. Charles Fierz (Teamleader, WSL - SLF, Davos, Suisse) and Dr. Marc Pons (Research
scientist, OBSA, Sant Juli`a de L`oria, Andorre) as well as the anonymous reviewers of the papers publi-
shed from this work for their useful suggestions and comments.
7

Table des mati`eres
R´esum´e 3
Remerciements 7
Table des mati`eres 9
1 R´esum´e en Franc¸ais 13
1.1 Le ski `a la crois´ee des chemins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2 Variabilit´e climatique et vuln´erabilit´e ´economique : introduction et revue de litt´erature
des interactions entre neige, climat et activit´es de sports d’hiver . . . . . . . . . . . . 19
1.3 Les pratiques professionnelles de gestion de la neige dans les domaines skiables franc¸ais
(Chapitres 2 et 3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.3.1 Caract´eristiques des domaines skiables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.3.2 Les priorit´es des op´erateurs de domaines skiables . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.3.3 Les moyens associ´es en neige de culture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.3.4 Pistes d’approfondissement et d’exploitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.4 Observation et mod´elisation des conditions d’enneigement sur pistes de ski (Chapitres
4 et 5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.4.1 D´eveloppementd’unmod`elenum´eriquedesimulationdeseffetsdudamageetde
laproductiondeneigesurl’´evolutionsaisonni`eredumanteauneigeux(Chapitre4) 30
1.4.2 Confrontation aux observations des sorties de mod`ele . . . . . . . . . . . . . . 35
1.4.3 Evaluation du taux de conversion eau - neige de culture (Chapitre 5) . . . . . 42
1.5 D´etermination et application d’indicateurs de la viabilit´e de l’enneigement dans les do-
maines skiables des Alpes fran¸caises sur la p´eriode 1958 - 2014 (Chapitre 6) . . . . . . 48
1.5.1 Introduction et m´ethodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
1.5.2 Viabilit´e aux conditions d’enneigement et besoin en neige de culture . . . . . . 55
1.6 Conclusion g´en´erale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
General introduction 62
I Professional approaches of snow management in French ski resorts 66
2 Panel based assessment of snow management operations in French ski resorts 68
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
9
2.2 Literature review . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.2.1 Grooming impact and interest for stakeholders . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.2.2 Variability, climate change and snowmaking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
2.2.3 Snow management processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
2.3 Methods and definitions : structural data on ski resorts and treatment of survey’s results 74
2.3.1 Professionals survey and the socio-economic database “BD Stations” . . . . . 74
2.3.2 Treatment method of the survey’s results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.3.3 Diversity and representativity of the sample ski resorts . . . . . . . . . . . . . 75
2.3.4 Description of the ski fields of the sample ski resorts . . . . . . . . . . . . . . 77
2.4 Results : snow management priorities of ski resorts operators and associated facilities . 77
2.4.1 Self-assessment of snow and economic conditions by ski resorts operators . . . 77
2.4.2 General priorities of resorts stakeholders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
2.4.3 Grooming operations and facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
2.4.4 Managing the snow depth over the season : the driver for snowmaking . . . . . 79
2.4.5 Snowmaking facilities and production capacity with respect to ski resorts size . 81
2.5 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
2.5.1 Identification of influential factors for the development of snowmaking facilities 84
2.5.2 Framework for the analysis of the development of snowmaking and related in-
equalities between ski resorts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
2.5.3 Limitations to this work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
2.6 Conclusion and outlooks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Appendix of chapter 2 : questionnaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3 Snowmaking in the French Alps. Climatic context, existing facilities and outlooks 92
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.2 The survey’s sample and structural data on ski resorts. . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.2.1 Professionals survey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.2.2 The socio economic database “BD Stations” . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.2.3 Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.3 Treatment and extrapolation of survey’s results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.3.1 Survey’s results : facilities extensions and relation to altitude . . . . . . . . . . 98
3.3.2 Survey’s results : estimating the ratio of equipped surface. . . . . . . . . . . . 98
3.4 Past evolution of climatic conditions suitable for snowmaking . . . . . . . . . . . . . . 99
3.4.1 Meteorological data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.4.2 Definition of the snowmaking potential and situations covered by this work . . 100
3.4.3 Assessing trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.4.4 Results : past evolution of snowmaking potential . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.5 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
3.5.1 Variability and significance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
3.5.2 What margins of extensions? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
3.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Appendix of chapter 3 : exhaustive results of snowmaking potential and facilities . . . . . . 105
10