Seismic signal of avalanches

The characterization of avalanches with seismic signals is an important task. For risk mitigation, estimating remotely avalanche activity by means of seismic signals is a good alternative to direct observations that are often limited by visual conditions and observer’s availability. In seismology, the main challenge is to discriminate avalanche signals within the natural earth seismic activity and background noise. Some anthropogenic low frequency (infra-sound) sources like helicopters also generate seismic signals. In order to characterize an avalanche seismic signal, a 3-axis broad band seismometer (Guralp 3T) has been set-up on a real scale avalanche test site in Lautaret (France). The sensor is located in proximity of 2 avalanche paths where avalanches can be artificially released. Preliminary results of seismic records are presented, correlated with avalanche physical parameters (volume released, velocity, energy)

A physical model using as a rheometer to determine the friction parameter of granular flow

The aim of this work is to develop an inversion method that allowed us to determine the friction parameter that control typical granular flow similar to snow avalanches. Granular flow occur on to plane cover by a rough surface compose of sand paper (typical size is 500µm) and the granular material is compose of glass beads (1.1mm in diameter). In order to control the result obtain by the inversion method, we determine the rheological properties with an external method develop by Pouliquen 1999a. The granular flow is initiated by a break dam of 35mm height and we control the initial volume of beads. The front velocity is measured with an optical device and the position of the front is detected thanks to the colorimetric drop between the rough material (black) and the glass beads (white). On the upper part of the flow we measure the Lagrangian velocity with a Particle Image Velocimetry granular technics of the flow on three different positions using an optical sensor calibrated for glass beads measurements. On the lower part of the front velocity is also measure as same as the way consider on the upper part. Then the shape and the thickness of the deposit is determine with an accurate four fringe shifted Moiré Method

Suivi temporel [2007-2014] par géoradar et résonance magnétique protonique d'une poche d'eau localisée au sein du glacier polythermique de Tête Rousse (massif du Mont Blanc)

National audienceWe present Ground Penetrating radar and Surface Nuclear magnetic resonance investigations of an englacial water pocket embedded in the polythermal glacier of Tête Rousse. Besides glacier bed and crevasses characterization, these data allowed the monitoring of the cavity whose geometry changed after artificial water drainages were performed. Introduction Le régime thermique des glaciers tempérés dépend de plusieurs facteurs climatiques et locaux, parmi lesquels l'altitude, l'accumulation de neige, l'exposition et la géométrie 3D (Gilbert et al., 2012). Dans ce contexte, la présence de lacs supra-glaciaires, pro-glaciaires ou intra-glacaires génère un risque important pour les infrastructures et les habitants localisés dans les vallées en aval, notamment en cas de drainage abrupt et soudain de ces lacs. Parmi ceux-ci, les lacs intra-glaciaires posent un problème crucial car ils sont invisibles depuis la surface et donc difficiles à détecter. Un cas emblématique s'est produit en 1892 à Saint-Gervais (Alpes françaises), où une vague composée de plusieurs centaines de milliers de m 3 d'un mélange d'eau, de boue et de blocs rocheux a atteint la ville quelques minutes après la rupture d'une cavité remplie d'eau au sein du glacier de Tête Rousse (Vincent et al., 2010), faisant 175 victimes. Le cas présenté ci-après détaille les investigations géophysiques réalisées au sein du glacier de Tête Rousse à partir de 2007, originellement dédiées à l'évaluation du maintien de la maintenance d'une galerie drainante creusée en 1905. En 2007, les investigations géoradar ont révélé la présence d'une forte réflectivité localisée à 40 mètres de profondeur au sein du glacier, qui potentiellement pouvait être due à une cavité remplie d'eau. Des campagnes additionnelles basées sur les méthodes de Résonance Magnétique Protonique (RMP) et géoradar ont permis entre 2009 et 2010 de valider l'hypothèse d'une cavité remplie d'eau, hypothèse définitivement confirmée par 11 forages de reconnaissance réalisés en juillet 2010 (Vincent et al., 2010). Cette découverte a conduit les autorités en charge de la gestion du risque à décider d'un drainage de la poche, opération réalisée en 2010 et renouvelée en 2011 et 2012, et d'un suivi temporel notamment géophysique (Figure 1). De nombreuses mesures météorologiques, hydrologiques et géophysiques ont été combinées afin de comprendre la formation et l'évolution de la poche suite aux drainages. Ces travaux ont fait l'objet de nombreuses publications portées sur l'étude de la formation de la poche d'eau et de son évolution (Vincent et al., 2012, 2015), sur les données RMP (Legchenko et al., 2011, 2014) et sur les données géoradar (Garambois et al., 2015). Nous proposons ici de revenir sur ces reconnaissances géophysiques et de leurs apports et limites respectives, depuis la découverte de la poche d'eau en 2007 jusqu'aux reconnaissances effectués jusqu'en 2014

Suivi temporel [2007-2014] par géoradar et résonance magnétique protonique d'une poche d'eau localisée au sein du glacier polythermique de Tête Rousse (massif du Mont Blanc)

National audienceWe present Ground Penetrating radar and Surface Nuclear magnetic resonance investigations of an englacial water pocket embedded in the polythermal glacier of Tête Rousse. Besides glacier bed and crevasses characterization, these data allowed the monitoring of the cavity whose geometry changed after artificial water drainages were performed. Introduction Le régime thermique des glaciers tempérés dépend de plusieurs facteurs climatiques et locaux, parmi lesquels l'altitude, l'accumulation de neige, l'exposition et la géométrie 3D (Gilbert et al., 2012). Dans ce contexte, la présence de lacs supra-glaciaires, pro-glaciaires ou intra-glacaires génère un risque important pour les infrastructures et les habitants localisés dans les vallées en aval, notamment en cas de drainage abrupt et soudain de ces lacs. Parmi ceux-ci, les lacs intra-glaciaires posent un problème crucial car ils sont invisibles depuis la surface et donc difficiles à détecter. Un cas emblématique s'est produit en 1892 à Saint-Gervais (Alpes françaises), où une vague composée de plusieurs centaines de milliers de m 3 d'un mélange d'eau, de boue et de blocs rocheux a atteint la ville quelques minutes après la rupture d'une cavité remplie d'eau au sein du glacier de Tête Rousse (Vincent et al., 2010), faisant 175 victimes. Le cas présenté ci-après détaille les investigations géophysiques réalisées au sein du glacier de Tête Rousse à partir de 2007, originellement dédiées à l'évaluation du maintien de la maintenance d'une galerie drainante creusée en 1905. En 2007, les investigations géoradar ont révélé la présence d'une forte réflectivité localisée à 40 mètres de profondeur au sein du glacier, qui potentiellement pouvait être due à une cavité remplie d'eau. Des campagnes additionnelles basées sur les méthodes de Résonance Magnétique Protonique (RMP) et géoradar ont permis entre 2009 et 2010 de valider l'hypothèse d'une cavité remplie d'eau, hypothèse définitivement confirmée par 11 forages de reconnaissance réalisés en juillet 2010 (Vincent et al., 2010). Cette découverte a conduit les autorités en charge de la gestion du risque à décider d'un drainage de la poche, opération réalisée en 2010 et renouvelée en 2011 et 2012, et d'un suivi temporel notamment géophysique (Figure 1). De nombreuses mesures météorologiques, hydrologiques et géophysiques ont été combinées afin de comprendre la formation et l'évolution de la poche suite aux drainages. Ces travaux ont fait l'objet de nombreuses publications portées sur l'étude de la formation de la poche d'eau et de son évolution (Vincent et al., 2012, 2015), sur les données RMP (Legchenko et al., 2011, 2014) et sur les données géoradar (Garambois et al., 2015). Nous proposons ici de revenir sur ces reconnaissances géophysiques et de leurs apports et limites respectives, depuis la découverte de la poche d'eau en 2007 jusqu'aux reconnaissances effectués jusqu'en 2014

Retrieving basal friction law parameters for avalanche surges from dynamic terrestrial photogrammetry

The Voellmy avalanche basal friction parameters are retrieved from high rate positioning of artificially released avalanches. Avalanche fronts were tracked thanks to an accurate photogrammetric system set up at the Lautaret full-scale avalanche test-site (French Alps). Three different avalanches and their surges have been study. Couples of images were acquired at 1 frame per second with 2 APS-C DSLR synchronized cameras set at 800 meters from the avalanche track. The avalanche height and velocity are also measured at a fixed location in the avalanche track. Rheological parameters of the avalanche flow are reconstructed by an inverse optimization method using these in situ data. The optimisation has been done for the accelerating and decelerating part and for each sub-flow. The direct model is a Saint-Venant type model were basal friction is parameterized according to the Voellmy's friction law. A Sensitivity analysis of the friction parameters is conducted and theirs uncertainty are determined. Finally the results obtained from different avalanches are compared and discussed

Bayesian calibration of an avalanche model from autocorrelated measurements along the flow: application to velocities extracted from photogrammetric images

International audiencePhysically-based avalanche propagation models must still be locally calibrated to provide robust predictions, e.g. in long-term forecasting and subsequent risk assessment. Friction parameters cannot be measured directly and need to be estimated from observations. Rich and diverse data are now increasingly available from test-sites, but for measurements made along flow propagation, potential autocorrelation should be explicitly accounted for. To this aim, this work proposes a comprehensive Bayesian calibration and statistical model selection framework. As a proof of concept, the framework was applied to an avalanche sliding block model with the standard Voellmy friction law and high rate photogrammetric images. An avalanche released at the Lautaret test-site and a synthetic data set based on the avalanche are used to test the approach and to illustrate its benefits. Results demonstrate (1) the efficiency of the proposed calibration scheme, and (2) that including autocorrelation in the statistical modelling definitely improves the accuracy of both parameter estimation and velocity predictions. Our approach could be extended without loss of generality to the calibration of any avalanche dynamics model from any type of measurement stemming from the same avalanche flow

Continuous Solar Simulator for Concentrator Photovoltaic Systems

A continuous solar simulator for measuring performance of concentrator photovoltaic (CPV) systems is presented. The illumination system is based on a Xenon lamp, a homogenizer rod, shaping optics and a 30cm diameter collimator. The design optimises the reproduction of the characteristics of direct solar illumination: 32’ divergence, high spatial homogeneity, sun-like spectral distribution, with a maximum intensity of 250W/m². It accommodates pass-band and attenuation filters to tune the beam output. It operates in continuous mode, allowing to investigate CPV thermal aspects as well. The present paper addresses the concept design of the solar simulator and associated performance results

Global glacier mass changes and their contributions to sea-level rise from 1961 to 2016

International audienc

The full-scale avalanche test site, Lautaret, France

The Lautaret full-scale avalanche test site in the southern French Alps has been used by IRSTEA (Cemagref) Research Institute since 1973. Over the recent years two avalanche paths are used to release small to medium avalanches 3 or 4 times each winter. Avalanche flows are generally dense, whether wet or dry, sometimes with a powder part. Main path n°2 (track length 800 m) is dedicated to avalanche dynamics. Within the flow of the avalanche, flow height and vertical profiles of pressure and velocity are measured along a 3.5 m tripod. The snow volume released in the starting zone is quantified by a differential analysis of laser scanning measurements set before and after triggering. A high rate positioning of the avalanche along the track is determined from terrestrial oblique photogrammetry. Above the dense layer, the saltation layer and the powder part are characterized by particles and air fluxes measurements. In path n°1 smaller in size, medium-size avalanches (track length 500 m) make this track of particular interest for experiments on structures. A macroscopic sensor-structure is set nearly 150 m downhill from the starting zone, that is, in the area where avalanches generally reach their maximum velocity. It consists is a one square-meter plate supported by a 3.5 m high steel cantilever fixed in the ground, facing the avalanche. Impact pressures are reconstructed from the cantilever deformations, while avalanche velocity is measured from optical sensors. Seismic signals generated by avalanches of those 2 paths are recorded by a 3-axial broadband seismometer. Around those experimental devices dedicated to the understanding of avalanche physics, a national and international partnership has been developed from years to years, including INSA de Lyon, CNRS and Université Joseph Fourier (France), Aalto University (Finland), Nagoya University (Japan), Boku University (Austria), IGEMA (Bolivia), OGS (Italy)PublishedGrenoble, France3.8. Geofisica per l'ambienteope