Pendant des décennies, les codes du bâtiment et les calculs traditionnels de charge de neige sur les toits se sont appuyés sur des données météorologiques historiques pour garantir la sécurité structurelle pendant l'hiver. Mais les changements climatiques sont en train de réécrire les règles, rendant ces méthodes obsolètes de plus en plus infiables. Avec l'augmentation des événements météorologiques extrêmes, des cycles de gel-dégel imprévisibles et des changements dans les régimes de précipitations, une nouvelle approche de la charge de neige sur les toits est essentielle pour protéger les bâtiments et assurer leur résilience à long terme.

La Science est Claire : les changements climatiques sont Là

La communauté scientifique est sans équivoque : les changements climatiques sont une réalité et ses impacts se font déjà sentir dans le monde entier. Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (IPCC), le principal organisme international pour l'évaluation du changement climatique, a conclu qu'« il est extrêmement probable que l'influence humaine est la cause dominante du réchauffement observé depuis le milieu du XXe siècle. » (IPCC, 2013).

Cette tendance au réchauffement a un effet profond sur les régimes météorologiques, y compris ceux liés à la neige.

La Nature Changeante de la Neige

Les changements climatiques modifient les caractéristiques fondamentales de la neige, ce qui rend sa prédiction et sa gestion plus difficiles. Ces changements incluent :

• Augmentation des Précipitations : Dans de nombreuses régions, les changements climatiques entraînent une augmentation des précipitations, à la fois sous forme de pluie et de neige (IPCC, 2021). Cela signifie que les toits sont soumis à des charges plus lourdes que par le passé. Une étude du Ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MELCC) au Québec a révélé que février 2019 avait la plus forte teneur en eau du couvert de neige des 42 dernières années (MELCC, 2019), réécrivant ainsi ce qu'est la nouvelle teneur normale en eau de la neige.
• Changements dans le Calendrier des Chutes de Neige : Les changements climatiques perturbent les régimes traditionnels de chutes de neige, certaines régions connaissant des chutes de neige plus tôt ou plus tard, tandis que d'autres connaissent des tempêtes de neige plus fréquentes et intenses (Kunkel et al., 2013). Par exemple, une étude du programme américain sur les sciences du changement climatique a révélé que les tempêtes de neige sont devenues de plus en plus graves depuis les années 1950 (programme américain sur les sciences du changement climatique, 2008).
• Cycles de Gel-Dégel Imprévisibles : Le réchauffement des températures entraîne des cycles de gel-dégel plus fréquents, ce qui peut faire fondre et regelée la neige, augmentant sa densité et son poids (Strasser, 2008). Ces cycles peuvent créer des couches de glace dans le manteau neigeux, le rendant beaucoup plus lourd
• Événements Pluie sur Neige : La combinaison de pluie et de neige peut augmenter considérablement le poids de la neige sur un toit (Agence QMI, 2019). L'eau de pluie peut être absorbée par le manteau neigeux, le rendant beaucoup plus lourd. Des recherches ont montré que ce poids supplémentaire dû à une forte teneur en eau peut être un facteur critique dans le dépassement de la capacité des bâtiments par la charge de neige (Geis, Strobel et Liel, 2012).
• Augmentation des Accumulations de Neige : Les changements dans les régimes de vent peuvent entraîner une augmentation des accumulations de neige, créant des charges de neige inégales sur les toits (Buckingham, Skalka et Bongard, 2015). Les recherches indiquent que des vitesses de vent élevées augmentent la variabilité de la profondeur de la neige, créant des charges inégales qui peuvent être difficiles à prévoir (Winstral et Marks, 2014).

Ces changements créent un nouvel ensemble de défis pour les propriétaires de bâtiments, les ingénieurs et les professionnels de la toiture.

L'Impact sur les Codes du Bâtiment

Les codes du bâtiment sont conçus pour garantir la sécurité structurelle, mais ils sont basés sur des données météorologiques historiques, qui deviennent de plus en plus inadaptées dans un climat changeant.

« La relation observée entre les défaillances liées à la neige et les chutes de neige est particulièrement intéressante compte tenu des changements climatiques mondiaux en cours », notent les chercheurs dans une étude sur les défaillances de bâtiments induites par la neige (Geis, Strobel et Liel, 2012). Ils poursuivent en avertissant que « bien que la fréquence globale des tempêtes de neige devrait diminuer à l'échelle mondiale, les tempêtes de neige sont devenues de plus en plus graves depuis les années 1950 ».

Cela signifie que les codes du bâtiment peuvent ne plus offrir une protection adéquate contre les risques associés à la charge de neige sur les toits .

Un Appel à une Nouvelle Approche

La nature changeante de la neige exige une nouvelle approche de la charge de neige sur les toits . Nous ne pouvons plus nous fier uniquement aux données historiques et aux codes du bâtiment statiques. Nous devons intégrer des données en temps réel, des technologies avancées et une approche plus dynamique de l'évaluation des risques. L'appel à une nouvelle approche n'est pas nouveau : le problème a été soulevé à maintes reprises par la communauté scientifique et les institutions gouvernementales. Mais la technologie de l'époque rendait la tâche extrêmement complexe et difficile à mettre en œuvre. Heureusement, les récentes avancées technologiques ont donné un nouveau souffle à cet espoir de résoudre le problème une fois pour toutes.

Voici quelques éléments clés d'une nouvelle approche :

1. Surveillance en Temps Réel : L'installation de capteurs sur les toits pour surveiller la charge de neige en temps réel peut fournir des données critiques sur le poids réel de la neige et de la glace (Strasser, 2008). Ces données peuvent être utilisées pour déclencher des alertes et éclairer les décisions concernant le déneigement . Ces capteurs peuvent mesurer des facteurs tels que la profondeur de la neige, sa densité et sa teneur en eau, fournissant ainsi une image plus précise de la charge sur le toit.
2. Modélisation Prédictive Avancée : En intégrant des données météorologiques en temps réel, les modèles prédictifs avancés peuvent fournir des prévisions plus précises de l'accumulation et du poids de la neige (DeGaetano & Wilks, 1999). Ces modèles peuvent tenir compte de facteurs tels que la température, la vitesse du vent et le type de précipitations, permettant ainsi des prédictions plus précises des charges de neige qui dépassent les différents seuils de période de retour.
3. Codes du Bâtiment Dynamiques : Les codes du bâtiment doivent être plus dynamiques et adaptables aux conditions climatiques changeantes (ALMahdi & al., 2020). Cela pourrait impliquer l'intégration de données en temps réel et de la modélisation prédictive dans les exigences du code. À mesure que les changements climatiques s'accélèrent, il est essentiel de mettre à niveau les codes relatifs aux dangers afin de s'assurer qu'ils reflètent la nature changeante des dangers naturels (Molotch et al., 2005).
4. Systèmes de Drainage Améliorés : Il est essentiel de garantir un drainage adéquat des toits afin d'empêcher l'eau de s'accumuler sur les toits (Geis, Strobel et Liel, 2012). Cela peut impliquer la mise à niveau des systèmes de drainage existants ou l'installation de nouveaux systèmes. Des systèmes de drainage efficaces peuvent aider à atténuer les risques associés aux événements de pluie sur neige et aux cycles de gel-dégel, en empêchant l'accumulation d'eau et les dommages structurels potentiels.
5. Conception Améliorée des Bâtiments : Les nouveaux bâtiments doivent être conçus pour mieux résister aux impacts potentiels de charges de neige plus lourdes (DeGaetano & Wilks, 1999). Cela pourrait impliquer l'utilisation de matériaux plus résistants, l'augmentation de la pente des toits ou l'intégration de caractéristiques qui minimisent l'accumulation de neige. En tenant compte du potentiel de chutes de neige plus importantes dans certaines régions, les nouveaux bâtiments peuvent être conçus pour être plus résistants aux événements météorologiques extrêmes.
6. Sensibilisation Accrue : Les propriétaires, les gestionnaires et les occupants des bâtiments doivent être davantage sensibilisés aux risques associés à la charge de neige sur les toits dans un climat changeant (Strasser, 2008). Cela pourrait impliquer la fourniture de matériel éducatif et de ressources sur le déneigement et l'entretien des bâtiments. L'éducation des parties prenantes sur la nature changeante de la neige et les risques accrus peut les inciter à prendre des mesures proactives pour atténuer ces risques.

Le Rôle de la Technologie

La technologie joue un rôle crucial dans le développement et la mise en œuvre de nouvelles approches de la charge de neige sur les toits.

« Des stations de surveillance automatique des toits , composées d'une combinaison de capteurs météorologiques et d'un petit dispositif de coussin de neige, sont envisagées », suggère le chercheur Urs Strasser (Strasser, 2008), soulignant le potentiel de la technologie pour « faciliter non seulement les observations météorologiques, mais aussi la surveillance et la mesure de la masse réelle de la charge de neige ».

Des entreprises comme Domely sont à la pointe de cette révolution technologique, en développant des solutions innovantes qui intègrent la surveillance en temps réel, la modélisation prédictive et l'intelligence artificielle pour aider les propriétaires et les gestionnaires de bâtiments à gérer de manière proactive la charge de neige sur les toits.

Les Avantages d'une Approche Proactive

Une approche proactive de la charge de neige sur les toit s peut offrir des avantages significatifs, notamment :

• Sécurité Accrue : En fournissant des alertes précoces sur les surcharges potentielles, la surveillance proactive peut aider à prévenir les effondrements de toits et autres risques pour la sécurité.
• Réduction des Coûts : En optimisant les efforts de déneigement et en prévenant les dommages, une approche proactive peut réduire les coûts d'entretien à long terme.
• Longévité Accrue des Bâtiments : En minimisant les contraintes structurelles et en prévenant les dommages causés par l'eau, une approche proactive peut prolonger la durée de vie d'un bâtiment.
• Continuité des Activités Améliorée : En prévenant les fuites de toit et autres perturbations, une approche proactive peut garantir la continuité des activités pendant l'hiver.

Un Investissement Essentiel pour l'Avenir

Dans un climat changeant, une nouvelle approche de la charge de neige sur les toits n'est pas seulement une bonne idée, c'est un investissement essentiel pour l'avenir. En adoptant les données en temps réel, les technologies avancées et une approche plus dynamique de l'évaluation des risques, nous pouvons garantir que les bâtiments sont résilients et sûrs pour les années à venir.

N'attendez pas qu'une catastrophe se produise. Agissez dès maintenant et mettez en œuvre une nouvelle approche de la charge de neige sur les toits . Votre bâtiment, votre entreprise et votre tranquillité d'esprit vous en remercieront.

Sources:

1. Agence QMI. (2019, February 18). Effondrement de toits enneigés: la ministre Laforest rappelle aux propriétaires leur responsabilité. Retrieved from Journal de Québec: 
2. ALMahdi, F., & al. (2020). Investigation of snow-induced collapse in bozüyük market. Engineering Failure Analysis, 118, 1-11.
3. Buckingham, D., Skalka, C., & Bongard, J. (2015). Inductive machine learning for improved estimation of catchment-scale. Journal of Hydrology 524 , 311–325.
4. DeGaetano, A., & Wilks, D. (1999). Mitigating snow-induced roof collapses using climate data and weather forecasts. Meteorological Applications, 6(4), 301-312.
5. Geis, J., Strobel, K., & Liel, A. (2012). Snow-induced building failures. Journal of Performance of Constructed Facilities, 26(4), 377–388.
6. IPCC. (2013). Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press.
7. IPCC. (2021). Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press.
8. Kunkel, K. E., Karl, T. R., Easterling, D. R., Redmond, K., Young, J., Andsager, K., ... & Huang, J. (2013). Probable maximum precipitation and climate change. Geophysical Research Letters, 40(7), 1402-1408.
9. *MELCC. (2019, February). Faits saillants. Retrieved from Ministère de l'Environnement et Lutte contre les changements climatiques:
10. Molotch, N., Colee, M., Bales, R., & Dozier, J. (2005). Estimating the spatial distribution of snow water equivalent in an alpine basin using binary regression tree models: the impact of digital elevation data and independent variable selection. Hydrological Processes, 1459-1479.
11. Strasser, U. (2008). Snow loads in a changing climate: new risks? Natural Hazards and Earth System Sciences, 8(1), 1-8.
12. Strobel, K., & Liel, A. B. (2013). Snow load damage to buildings: Physical and economic impacts. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Forensic Engineering 166(3), (pp. 116-133).
13. U.S. Climate Change Science Program. (2008). Weather and climate extremes in a changing climate. Regions of focus: North America, Hawaii, Caribbean, and U.S. Paci?c Islands. A report by the U.S. Climate Change Science Program and the Subcommittee on Global Change Research. Washington, DC, USA.
14. Winstral, A., & Marks, D. (2014). Long-term snow distribution observations in a mountain catchment: Assessing variability, time stability, and the representativeness of an index site. Water Resources Research, 50(1), 293-305.