Impacts de la neige de culture sur le milieu naturel

Dans un contexte de réchauffement climatique, les stations de basse et moyenne altitudes doivent faire face à un manque croissant de neige, ce qui les pousse à investir pour s'équiper de systèmes de production de neige artificielle. Mais du fait de sa fabrication, la neige de culture diffère de la neige naturelle par ses propriétés physiques et chimiques, occasionnant des modifications sur le milieu naturel. 

Problématiques associées à la production de neige artificielle

Impacts météorologiques associés à la production et à la manutention de la neige artificielle

L’un des impacts environnementaux de la neige de culture est la pollution atmosphérique. La production de neige artificielle s'accompagne de l’émission de très petites particules dans l’atmosphère. La concentration de ces particules ultrafines peut atteindre 20 000 particules par cm3 alors qu’en condition normale la concentration est seulement de 500 à 800 particules par cm3. Ces particules sont en majorité de diamètre inférieur à 50 nm ce qui pourrait empêcher leur condensation en pluie ou neige, et donc l’assèchement des nuages (Thorens, 2007).

Impacts de la production de neige artificielle sur le cycle de l’eau

Le processus de production de neige artificielle affecte significativement le cycle de l’eau. En effet, il est perturbé à deux niveaux : lors des prélèvements, ce qui modifie le volume d’eau présent dans la source, et lors du stockage et de la production qui provoquent un déficit local temporaire en eau. Ces problèmes s'accompagnent souvent des pertes ayant lieu lors des différentes étapes (fuites, évapotranspiration). Près de 30% de l’eau peut être perdue par évaporation durant le processus (De Jong, 2007). En ce qui concerne la station de Puy Saint-Vincent, les besoins en eau pour la production de neige artificielle à prélever ont été évalués à 50 000m3. On aurait donc besoin de pomper 65 000 m3 d’eau pour satisfaire ces besoins annuels. Les pertes seront donc évaluées à 15000m3 d’eau. Sachant que ces besoins se concentrent en période d’étiage (période de basses eaux), cela pourrait avoir des conséquences environnementales importantes sur le milieu aquatique. Elles pourraient d'autre part engendrer des pressions importantes quant à la disponibilité de l'eau puisque ces périodes correspondent à des périodes d'activité de la station durant lesquelles les besoins en eau potable sont élevés.

Impacts de la neige artificielle sur l’hydrosystème

Introduction

De nos jours, les stations de ski ayant recours aux usines de production de neige artificielle se multiplient. Cette neige de culture permet de fournir une hauteur de neige suffisante pour la pratique des sports d’hivers. Dans les Alpes, l’enneigement artificiel s’est surtout développé au début des années 80 à la suite d'épisodes de faible enneigement et qui ont été attribués au phénomène de réchauffement climatique. La neige de culture soulève aujourd'hui la polémique avec d'un côté les associations de protection de l’environnement qui attirent l'attention sur les impacts environnementaux associés à l'emploi de la neige artificielle et de l’autre, les gestionnaires des stations et les acteurs concernés par la stimulation des activités socio-économiques de la région.

La neige artificielle peut avoir des impacts nocifs pour le milieu montagnard notamment en ce qui concerne l’hydrosystème. Dans les Alpes, l’enneigement artificiel est surtout pratiqué durant une période relativement courte entre fin novembre et début décembre avec un taux d'environ 50% de l’enneigement annuel. Le reste est réparti durant les mois de janvier et février. Cette section est consacrée à l'identification et à l'analyse des différents impacts de l'utilisation de la neige artificielle au niveau de la station de Puy Saint-Vincent et sur le fonctionnement du système hydrologique de la région.

Problématiques associées à la production de la neige artificielle

  • Cadre juridique concernant la production de neige artificielle en France

Il n’y a pas de réglementation propre à l’aménagement d’usines pour la production de neige artificielle. Dans ces conditions ce sont les lois générales qui s'appliquent, notamment  les dispositions relatives à la police des eaux, celles relatives à la police des Installations Classées (IC) ainsi que les codes d’urbanisme (LE SERVICE D'ÉTUDES ET D'AMÉNAGEMENT DE LA MONTAGNE, 1995).

  • Problématique hydrique de la production de neige artificielle

Le rapport de synthèse de la Commission Internationale pour la Protection des Alpes (CIPRA) sur ‘l’enneigement artificiel dans l’Arc Alpin’ décrit les impacts que pourraient avoir la production et l'emploi de la neige artificielle au niveau des Alpes sur les ressources présentes dans le milieu montagnard et en particulier sur les ressources hydriques. Pour compenser le manque d’épaisseur de neige, de grands volumes d’eau sont nécessaires. Les stations prélèvent l’eau pour la production de neige artificielle soit à partir de réseaux en eaux superficielles et souterraines, soit à partir des réseaux de distribution d’eau potable ou, parfois, à partir d'aménagements hydroélectriques.

En ce qui concerne la station de Puy Saint-Vincent, l’eau est prélevée dans une retenue d’altitude. Une nouvelle retenue est envisagée dans le cadre de ce projet dans l’hypothèse de l’agrandissement du domaine skiable et du parc touristique. Le choix de cette nouvelle source présente deux intérêts majeurs : la disponibilité relativement importante de l'eau dans la retenue permet d'une part de produire de la neige, d'autre part de produire de l'eau potable dans une période où la demande est maximale. La production de neige à partir de l'eau issue de la retenue permet également d'éviter les prélèvements dans le réseau d’eau potable (Badré et al, 2009). Les prélèvements directs risquent en effet d'engendrer des impacts environnementaux sur la ressource notamment au cours des périodes d'étiage et les prélèvements sur le réseau d'eau potable risquent d'augmenter la pression sur les ouvrages de stockage et sur les réseaux hydrauliques. Ces risques sont d'autant plus marqués durant les périodes où les prélèvements sont importants qui correspondent souvent à des périodes de forte activité dans la station.

Les volumes d'eau nécessaires à la production de neige artificielle sont relativement importants : 1 mètre cube d’eau permet de produire en moyenne 2,5 mètres cube de neige. L’enneigement de base correspond à une hauteur de neige de 30 centimètres. Par conséquent, l'enneigement d'un hectare nécessite un volume d'eau d'environ 1000 mètres cube. Ces volumes nécessaires peuvent être largement dépassés au cours des épisodes de climat doux et pourraient à long terme augmenter avec le réchauffement climatique

  • Problématique énergétique de la production de neige artificielle

Au-delà des besoins croissants en eau, la production de neige artificielle est un processus fortement consommateur d’énergie. Cette consommation d'énergie comprend d'une part l'énergie nécessaire au pompage de l’eau à partir de la source et son acheminement jusqu’à l’usine, d'autre part l'énergie nécessaire au procédé de production. Selon l'enquête réalisée par le service d’Etude et d’Aménagement touristique de la montagne en 2002, les besoins énergétiques annuels s'élèveraient à 25 426 kWh par hectare de piste enneigée soit l'équivalent de 5 fois la consommation électrique d'un foyer de quatre personnes (Tableau1).

En ce qui concerne la station de Puy Saint-Vincent dont la superficie des pistes couvre 39 ha, les besoins énergétiques s'élèvent à peu près à un million de kWh. Avec les extensions prévues, les pistes vont couvrir une superficie totale de 60 hectares. Les besoins s'élèveraient donc à 534 000 kWh d’énergie en plus, soit l’équivalent de près de 80 fois la consommation annuelle électrique d'un foyer de 4 personnes.

Tableau 1- Consommation hydrique et électrique annuelle pour les besoins de l’enneigement artificiel dans les alpes en allemagne (SEAT, 2009) 
             

Impacts sur les sols, la faune et la flore

Même si les canons à neige ont montré leur importance d'un point de vue économique afin d'assurer un enneigement minimum pour l'ouverture de la station, la neige artificielle a de nombreux impacts à différentes échelles sur les sols, sur la flore ainsi que sur la faune. Ces trois aspects sont intimement liés.  

  • Des propriétés physiques et chimiques différentes

Du fait du processus fabrication (voir le fonctionnement des canons à neige), la neige artificielle contient d'avantage d'eau que la neige naturelle, et a donc une densité plus élevée. En effet, on estime que sa densité varie entre 500 km/m3 et 700 km/m3 suivant la saison, alors qu'elle ne dépasse pas 400 km/m3​ pour la neige naturelle (Keller, et al., 2004). Cette différence est à l'origine d'une fonte tardive qui peut être retardée de 4 semaines dans les endroits les plus sensibles. Ces différences peuvent directement impacter le milieu naturel. 

  • Augmentation de la température du sol

La neige a naturellement un effet isolant. Lorsqu'elle se dépose, elle assure une température de 0 degré, empêchant le sol recouvert de descendre à des températures négatives. Elle empêche ainsi le gel du sol et des plantes recouvertes. La neige artificielle, plus dense et plus durable, réduit les pertes de chaleur et provoque l'augmentation de la température du sol. La prolongation des  températures proches de zéro peut avoir de nombreuses conséquences sur la microfaune du sol, notamment avec un développement accru des champignons au dépend des bactéries (Robroek, et al., 2013).  

  • Modification de la structure du sol

Un sol non recouvert de neige va subir une alternance de cycles de gel et de dégel permettant d'apporter de la cohésion au sol et ainsi d'en améliorer la structure. Cet phénomène est important pour les sols des stations du ski qui du fait de nombreuses manipulations (terrassement, remblais, déboisement, création de pente) n'ont parfois aucune structure définie. En modifiant les temps de couverture des sols, la neige artificielle peut entraîner la perturbation de ces cycles. Sa densité plus élevée va également provoquer une plus grande pression par unité de surface et peut ainsi réduire sa porosité.

  • Impacts sur la chimie du sol

L'eau utilisée pour la production de la neige artificielle est en grande partie issue du ruissellement, du captage de sources ou du pompage dans des cours d'eau. Cette eau qui a déjà parcourue un long chemin s'est chargée en différents minéraux et sa concentration en ions sera plus élevée que pour de l'eau directement issue de précipitation avec un pH légèrement plus élevé. Cette apport supplémentaire peut entraîner un enrichissement minéral des sols et perturber le fonctionnement local des micro-organismes et des végétaux. La forte densité de la couverture neigeuse va également limiter les échanges gazeux entre le sol et l'atmosphère, allant même jusqu'à créer des conditions locales d'anoxie  (Caravello, et al., 2006). Il faut également prendre en compte des pollutions indirectes résultant du fonctionnement des canons à neige, comme des fuites d'huile par exemple. 

  • Impacts sur la végétation

La végétation peut être impactée de plusieurs façons. Tout d'abord, le retard de fonte peut retarder la repousse des nouveaux plants puisque ces derniers devront percer la couche neigeuse avant de se développer. Les températures resteront proches de 0 plus longtemps et les jeunes pousses subiront un manque d'ensoleillement durant cette période ce qui peut entraîner une réduction de la biomasse (Robroek, et al., 2013). Une neige plus dense et plus lourde sera plus difficile à percer par les jeunes plants et le développement de plantes cryogènes sera favorisé aux dépens des autres espèces moins résistantes qui ne pourront percer la couche de neige. On assistera donc à une modification du peuplement végétal et à la dominance de certaines espèces, avec la possible diminution des graminées. La végétation est également un facteur indispensable à la cohésion des sols grâce au développement des racines. Or, sur les pistes de ski, cette cohésion est largement diminuée par les travaux préalables de déboisement et de restructuration. La diminution de la biomasse et le mauvais développement des plantes peuvent entraîner une augmentation des phénomènes d'érosion (voir érosion et impacts sur le paysage).
La végétation peut également être impactée par les modifications chimique du sol occasionnées par la neige de culture. En effet, les processus locaux d'absorption au niveau des racines sont dirigées par les pressions osmotiques ou les teneurs en protons. Les équilibres ioniques sont essentiels pour maintenant les phénomènes de turgescence. L'enrichissement en ions des sols ou la modification du pH occasionnés par la neige de culture peut facilement perturber le fonctionnement au niveau des racines, et donc le développement de la plante dans son ensemble (Niraula, 2006). 

  • Impacts sur le paysage et érosion

La création de pistes de ski provoque des modifications importantes du paysage, notamment avec les travaux de déboisement, de terrassement mais aussi du fait des infrastructures. La neige de culture, du fait de ses caractéristiques, peut augmenter les phénomènes d'érosion et modifier de façon drastique le paysage. La couverture végétale assure la cohésion du sol grâce au développement des racines et protège le sol nu contre les précipitations et le ruissellement. En empêchant le bon développement végétal, la neige de culture contribue à favoriser le phénomène d'érosion qui est naturellement présent du fait des fortes pentes.Ainsi, il est aisé de voir ce phénomène en été sur la plupart des station.  Ce risque d'érosion est d'autant plus accentué que la surcharge locale de poids ainsi que les sols gorgés d'eau auront tendance à s'affaisser. De nombreux exemple de glissements de terrain de terrains sur des sols gorgés d'eau ont lieu chaque hiver, avec un exemple parlant dans les Pyrénées cet hiver. 

Sur le haut de la station de Puy-Saint-Vincent, des signes d'érosion sont visibles par image satellite, notamment au niveau des différentes pistes de ski. 

Figure 1- signes d'érosion en haut de la station. (Source: Google Earth)

  • Impacts sur la faune

Ils peuvent être de plusieurs types. L'impact le plus important est le bruit du fonctionnement des canons à neige. Ils émettent entre 60 et 80 décibels (le bruit du marteau-piqueur est estimé à 120 décibels). Leur mise en fonctionnement se fait la nuit, lorsque les températures sont inférieures à zéro afin d'optimiser la production de neige. Or c'est la période où les animaux sont les plus actifs, lorsque les pistes se vident de leurs skieurs et où l'obscurité apporte des abris contre les prédateurs. Leur comportement naturel en sera donc modifié. De même, le retard de la revégétalisation des pistes, ainsi que la modification des espèces présentes, peuvent impacter l'apparition des insectes, oiseaux et autres animaux sauvages qui pourraient en dépendre directement pour l'alimentation ou la reproduction (Niraula, 2006). Une biomasse insuffisante pourrait occasionner un manque de nourriture pour les herbivores et un déséquilibre de l'écosystème local. 

  • Le cas particulier de l'ajout d'adjuvants

Dans certains pays, un additif biologique est utilisé dans la production de la neige artificielle comme agent de nucléation et de germination qui permet la production de neige à des températures plus élevées. Le produit le plus connu, le Snomax, utilise une bactérie inactivéePseudomonas syringae. Cette méthode a été utilisée en France entre 1992 et 2005 dans quelques stations des Alpes. Mais des questions ont été soulevées quant aux impacts sur les sols, la qualité microbiologique des eaux ainsi que sur la santé humaine. Le problème de la contamination des eaux de fonte a notamment été soulevé  lors d'une étude de l'ANSES, l'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (voir rapport de mai 2008). Son utilisation a donc été suspendue par le Syndicat National des Téléphériques de France (SNTF), mais pas interdite. En effet, en France, l'utilisation d'adjuvants pour la production de neige artificielle n'est pas réglementée, contrairement à certains pays comme l'Allemagne ou l'Italie. En France, des adjuvants ont été utilisés il y a quelques années comme l'iodure d'argent puis abandonné du fait de sa toxicité pour l'homme et l'environnement. Mais son utilisation, même brève, a sûrement laissé des traces dans l'environnement fragile qu'est le milieu montagnard. De la même façon, un ensemencement de l'eau en sels minéraux peut être pratiqué. En effet, les minéraux naturellement présents dans l'eau comme le magnésium, le calcium pour la kaolinite constituent également des agents de nucléation. Cette manipulation entraîne une modification de la chimie de l'eau de fonte, qui aura des impacts sur les caractéristiques chimique du sol et des cours d'eau situés en aval. 

Conclusion de l'étude

Tous les impacts potentiels décrits doivent être ajoutés à ceux provoqués par la construction d'une retenue collinaire, indispensable au stockage de l'eau pour la production de neige artificielle (voir les impacts de la construction d'une retenue collinaire en contexte montagnard). L'écosystème montagnard peut être profondément modifié, aussi bien d'un point de vue physique que chimique, perturbant le précieux équilibre de ce milieu. Bien que les apports d'un point de vue économique sont justifiables, ces impacts sur le milieu naturel sont à prendre en compte de façon sérieuse. Des moyens d'optimisation ainsi que des mesures compensatoires peuvent être envisagées afin de concilier ces différents aspects (voir l'exemple de l'enneigement de nouvelles pistes).  

 

 

Exemple de l'enneigement de nouvelles pistes

Le projet prévoit l'enneigement de nouvelles pistes sur la station de Puy-Saint-Vincent. Deux nouvelles pistes ont été pressenties pour l'installation de canons à neige du fait de sa faible altitude pour le choix 1 ou de son exposition pour le choix 2 (voir Hypothèse d'agrandissement du domaine skiable). Nous commencerons pas détailler les impacts pour le choix 2. 

Choix 2

Les pistes candidates à l'enneigement artificiel traversent plusieurs zones avec des caractéristiques topographiques et écologiques différentes. La première partie est située sur la ligne de crête. Le domaine skiable n'est pas situé dans une zone protégée d'un point de vue réglementaire (voir les Impacts sur les sols, la faune et la flore) , mais des zones protégées sont situées juste à proximité, de l'autre côté de cette ligne de crête. Le fonctionnement des canons à neige ainsi que la neige artificielle elle-même ont des impacts non négligeables sur les écosystèmes (voir Impacts sur les sols, la faune et la flore) et peuvent dans ce cas impacter fortement ces zones protégées adjacentes.

  • Les eaux issues de la fonte de la neige artificielle déposée sur la ligne de crête peuvent ruisseler sur les zones protégées et porter préjudice aux sols et à la flore, impactant par conséquence la faune. Ces effets potentiels seront d'autant plus marqués que la situation sur la ligne de crête demandera d'importantes quantités de neige, le vent balayant toute neige sur ces reliefs. 
    Pour limiter ces impacts, la production de neige devra être évitée lorsque le vent est trop fort pour réduire les dépôts sur l'autre versant. Il faudra également éviter les dépôts de l'autre côté de la ligne de partage des eaux pour éviter le ruissellement des eaux. 
     
  • L'altération des sols, le retard puis la disparition progressive de la végétation, la surcharge locale ainsi que l'augmentation de la saturation en eau des sols sur la crête sont des facteurs qui s'ajoutent à une une zone déjà naturellement exposée aux aléas climatiques, notamment au vent et à un ruissellement fort. Ils auront pour l'effet d'augmenter les phénomènes d'érosion, allant au pire des cas jusqu'à induire des glissements de terrains. Ce risque est majoré par la présence de pentes supérieures à 30°.

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Figure 1- vision du domaine skiable dans son ensemble. Les zones rouges indiquent la présence de pentes supérieures à 30° susceptibles de créer des avalanches. Les 4 sites potentiels pour l'implantation de la retenue sont indiqués par des étoiles. 

Afin de limiter ces impacts, une attention particulière devra être portée sur la revégétalisation des sites concernés. En effet, cette dernière est un aspect important pour la cohésion du sol et ne devra pas être négligée. Un ensemencement artificiel pourrait être envisagé.  

  • Le bruit occasionné par le fonctionnement des canons est également prendre en compte. Il n'est pas arrêté d'une vallée à l'autre. En raison des températures plus froides, la production de neige se fait la nuit, lorsque la faune est la plus active. Les zones protégées abritent des espèces animales (voir l'inventaire des espèces protégées) dont le comportement nocturne peut être altéré par le bruit notamment en perturbant leurs repères. 
    Pour limiter ces impacts, le fonctionnement des canons devra être réduit à quelques heures dans la nuit voir déplacé en fin de journée, dès que les températures deviennes négatives. L'existence de périodes clefs pour certaines espèces devra au préalable être identifiée afin d'éviter le fonctionnement durant ces périodes. Il faudra également envisager un fonctionnement en journée si les conditions le permettent. 

La deuxième partie de la piste est située en domaine boisée abritant une faune riche et diversifiée. De la même façon que pour la première partie de la piste, le bruit occasionné par le fonctionnement des canons peut avoir un impact sur la faune locale, notamment sur celle d'une potentielle zone humide située à proximité. 

Choix 1: 

La majeure partie de la piste pressentie pour l'installation de canons à neige est située en milieu boisé. Même si les risques d'érosion  et de glissement de terrain semblent moins importants que pour le choix 2, la perturbation de la faune quant à elle semble inévitable. C'est d'autant plus vrai que la piste passe à proximité d'une zone de protection du Tétra Lyre, espèce protégée (voir l'inventaire des espèces protégées). Les mesures afin de limiter les impacts citées pour le choix 2 seront également applicables.