Les instruments météo:
Impossible de parler de météo sans évoquer les outils qui sont à la base d’une bonne prévision du temps à venir, je parle bien entendu des instruments. Ils sont ainsi utilisés par tous les météorologues, qu’ils soient professionnels ou bien amateurs, pour mesurer les paramètres météorologiques d’un lieu afin d’en déduire par la suite une évolution du temps pour les heures et les jours à venir. Ce dossier aura pour but de présenter le rôle précis de chaque instrument (ceux qui sont les plus courants et les plus utilisés. Il est en effet très difficile de faire un dossier regroupant tout les instruments existant car la liste est très longue) et les différentes technologies utilisées pour les concevoir (nous nous intéresserons en général aux plus récentes). Enfin, après avoir détaillé toutes ces choses, nous essayerons de voir (pour nous amateur) si d’après les mesures effectuées par ces outils, nous pouvons en déduire quelques informations sur le temps qui nous attend.
A quoi sert-il ?
C’est sûrement l’un des instruments qui est le plus connu de tous. Il permet de mesurer la température de l’air. Galilée contribue à créer le premier thermomètre en 1597. L’unité légale utilisée pour indiquer une température est le degrés Celsius(°C), cependant, dans les pays anglo-saxons on utilise le degré Fahrenheit(°F) avec comme équivalence : 0°C=32°F et 100°C=212°F.
2 Comment fonctionne-t-il ?
Le principe de fonctionnement repose sur la dilatation(si l’air s’échauffe, le liquide monte) et la rétraction(si l’air se refroidi, le liquide descend) d’un liquide dans ce cas précis le mercure. Le mercure est le plus utilisé car celui-ci est bien plus précis que tous les autres liquides mais son prix est plus élevé. Ils sont parfois composés de petits index restant fixes afin de mesurer les températures minimales et maximales, ce qui est très utile quand on veut faire des relevés. A noter que depuis quelques années, on n’utilise plus de mercure à cause de leur danger pour l’Homme (le mercure est un poison) et la nature (il est aussi un polluant) ils sont ainsi remplacés par des liquides moins dangereux dont les propriétés sont similaires au mercure.
Thermographe dit de « Richard » : voir photo
Ils permettent de suivre l’évolution de la température sur une durée d’une semaine, en traçant une courbe sur du papier millimétré. Un tambour tournant (1 tour=1 semaine) permet d’effectuer une rotation du papier tandis qu’un stylet encreur trace la courbe sur le papier. Ce stylet est activé par le principe de fonctionnement d’un thermomètre bilame ou bien plus couramment par un tube métallique méplat qui est rempli de pétrole, et qui se courbe plus ou moins suivant la température transmettant ensuite cette déformation au stylet. Ces thermomètres se trouvent parfois couplés à un hygrographe donnant le nom thermo-hygrographe.
Electronique:
C’est sûrement la technologie la plus fiable et la plus utilisée pour mesurer la température actuellement. Ce type de thermomètre offre une précision proche du dixième de degré . En quelques mots et de façon simplifiée, leur fonctionnement repose sur la mesure de température à l’aide d’un capteur délivrant un signal analogique qui est par la suite amplifié. Celui-ci est ensuite converti numériquement afin de rendre la mesure plus exploitable, puis transmis vers une unité de traitement qui se charge de calculer, à l’aide d’équations, la température mesurée par le capteur;laquelle est ensuite affichée sur un afficheur LCD. Le même principe est utilisé pour la mesure d’autres paramètres météorologiques que nous verrons par la suite.
3 Que peut-on déduire de cette mesure?
On remarque qu’il existe un certain nombre de technologies permettant une mesure plus ou moins exacte de la température. Quoi qu’il en soit, le but réel d’un thermomètre est de nous informer de la température qui règne à l’extérieur. Son rôle est toutefois important pour les prévisions puisqu’en fonction de certaines variations de la température ainsi que d’autres paramètres (humidité, pression, etc…), on peut prévoir des situations météorologiques à court terme. Par exemple, on peut prévoir du brouillard lorsque les soirs d’hiver, la température chute brutalement tandis que l’humidité augmente et que le vent est nul.
1 A quoi sert-il ?
Cet appareil, qui fût inventé par Saussure en 1780, est destiné à la mesure du taux d’humidité relative qui s’exprime en %
2)Comment fonctionne-t-il ?
A cheveux : voir photo
C’est l’appareil le plus simple pour « mesurer » l’humidité. On se sert de la propriété du cheveu. En effet, celui-ci s’allonge lorsque l’humidité augmente tandis qu’il se rétrécie lorsque l’humidité diminue. En moyenne, le cheveu s’allonge de 1/42 de sa longueur entre un temps sec et humide. On utilisait autrefois des cheveux qui provenaient de préférence d’une femme qui étaient de plus rousse , car ces cheveux sont paraît-il plus sensibles aux variations de l’humidité. Aujourd’hui, on utilise aussi des fibres synthétiques de même propriétés que le cheveu, et afin d’avoir une valeur réelle de l’humidité relative, on amplifie les allongements et les rétrécissements et on transmet ceci à un levier qui actionne une aiguille variant de position devant un cadrant gradué de 0 à 100%.
Le psychromètre : voir photo
C’est un des systèmes les plus utilisés actuellement pour mesurer l’humidité relative de l’air. Le principe de cette technique repose sur la mesure de 2 températures. L’une, grâce à un thermomètre placé à l’air libre (appelé thermomètre sec) et l’autre, grâce à un thermomètre entourée d’une mousseline constamment maintenue humide (appelé thermomètre mouillé). Pour mesurer le taux d’humidité, le thermomètre mouillé contient à son extrémité un petit ventilateur par le quel l’air peut s’introduire afin de que l’eau contenue dans la mousseline s’évapore. Si l’air est humide, l’évaporation sera faible, résultat la température indiquée par le thermomètre humide variera très peu tandis que si l’air est sec, l’évaporation sera plus importante et la température du thermomètre humide sera inférieur à celle du thermomètre sec. (rappel : l’évaporation provoque un refroidissement, c’est le même principe que lorsque l’on sort du bain, en remuant, notre corps produit de la chaleur qui fait évaporer l’eau, mais cette eau emporte avec elle la chaleur que nous dégageons et nous avons froid). Ainsi, en fonction de cette différence de température mesurée et à l’aide d'une table psychrométrique, on en déduit l’humidité relative de l’air. Par exemple, si les 2 thermomètres indiquent une température identique de 21°C, alors l’humidité relative sera égale à 100%. Plus l’écart entre ces 2 températures est important et plus l’air est sec. Le thermomètre humide mesure de ce fait la température du point de rosée.
Hygrographe : voir photo
Il s’agit tout comme le thermographe, d’un cylindre sur lequel le variations d’humidité sont visibles sur une courbe tracé par un stylet. Celui-ci n’est pas articulé pas un thermomètre bilame mais par une fibre synthétique sensible aux variations d’humidité (principe de l’hygromètre à cheveux).
Electronique : voir photo
Appareils les plus courants car meilleure précision et facilité de lecture, les hygromètres électroniques fonctionnent exactement comme un thermomètre électronique sauf que pour la mesure de l’humidité, on a remplacé le capteur de température par un capteur d’humidité.
3 Que peut-on déduire de cette mesure?
La mesure du taux d’hygrométrie relative est comme tout autre paramètre très importante et nous permet d’annoncer quelques événements à court terme comme nous l’avons vu dans l’exemple sur le brouillard. Mais en fonction des variations d’humidité et d’autres paramètres, il est assez facile pour nous de savoir que si le taux d’humidité diminue et que le temps est encore à la pluie, alors la masse d’air est en train de s’assécher et les pluies ne vont pas tarder à cesser. A l’inverse, s'il fait beau ou que le temps est couvert mais sans pluie, et que l’humidité augmente, alors la pluie est à redouter pour les heures qui viennent.
1)A quoi sert-il ?
Cet instrument très utile en matière de prévision mesure les variations de la pression atmosphérique. E. Torricelli inventa le baromètre en 1644. Les unités de mesure sont mm de mercure (plus utilisée), le mb (millibar, autrefois très utilisée) et l’hPa (hectopascal) dont lescorrespondances sont les suivantes : 760mm de mercure=1013mb=1013hPa.
2 Comment fonctionne-t-il?
A mercure : voir photo
Ce sont les premiers baromètres que l’on a utilisé car comme nous l’avons vu avec le thermomètre, le mercure est non seulement très précis pour les mesures mais il est aussi très sensible aux variations de température et donc de pression. Le fonctionnement est le suivant : une colonne de mercure placée dans un long tube de verre en forme de U, dont l’une des extrémités est fermée et l’autre étant soumise à l’air libre, se déplace en fonction de la pression appliquée sur l’extrémité qui est soumise à l‘air libre (donc à la pression atmosphérique). La hauteur moyenne de cette colonne de mercure est de 76cm(760mm de mercure) soit 1013.25hPa au niveau de la mer.
Anéroïde :
Le principe de ce baromètre inventé par un physicien français L.Vidie en 1844, repose sur une capsule (capsule de Vidie) dont on a fait le vide (c’est à dire que l’on a enlevé tout l’air qui s’y trouvait). Cette capsule se compresse et se détend en fonction de la pression qui lui est exercée. Un ressort placé sur la hauteur de la capsule évite son écrasement. Les variations de la « boîte » sont amplifiées puis transmises à un levier qui déplace une aiguille sur un cadrant gradué en mb ou en hPa. Une aiguille que l’on bouge manuellement pour l’aligner avec celle qui indique la pression permet en cas de changement de valeur de la pression atmosphérique de voir si celle-ci diminue ou bien si elle augmente. Il convient pour ce genre de baromètre de ne se fier qu’aux variations de la pression pour en déduire un changement de temps. Surtout ne pas interpréter ce qui est écrit dessus comme par exemple : « Tempête », « Pluie ou Vent », « Variable », « Beau Temps » et « Très Sec ».
Il s’agit tout comme du thermographe et de l’hygrographe, d’un cylindre sur lequel le variations de pression sont visibles sur une courbe tracé par un stylet. Celui-ci est articulé par un mécanisme du type anéroïde. voir photo
Electronique : voir photo
Appareil identique au thermomètre et à l’hygromètre car meilleure précision et facilité de lecture, les baromètres électroniques fonctionnent exactement comme un thermomètre ou un hygromètre électronique sauf que pour la mesure de la pression, on utilise bien entendu un capteur de pression.
3 Que peut-on déduire de cette mesure?
A l’aide de cet instrument, on peut déduire les changements de temps sur ses simples variations. En fonction de la rapidité dont elles s’effectuent, on en déduit le degré auquel le temps va changer. Une baisse lente mais constante indique la venue d’une perturbation pour les 48h à venir, si cette baisse est très rapide une tempête est à prévoir tandis qu’une hausse brutale sous un régime dépressionnaire annonce la venue des hautes pressions.
1 A quoi sert-il ?
En période pluvieuse (et même par temps sec), il est important pour nous ou pour d’autres secteur telle que l’agriculture, de mesurer les quantités d’eaux qui tombent durant un épisode de pluie. C’est pourquoi S.Horsley eut l’idée de mettre au point le pluviomètre que les Chinois avait été les premiers à concevoir au 15ème siècle. On utilise comme unité pour mesurer le niveau de précipitations tombées le mm correspondant à la mesure suivante : 1mm=1Litre d’eau/mètre carré.
2 Comment fonctionne-t-il ?
A entonnoir:
Ce sont les plus courants que l’on trouve. Le principe est fort simple car il s’agit d’un récipient métallique (ou plastique) en forme d’entonnoir gradué en mm, qui récolte ainsi les précipitations tombées.
Pluviographe : voir photo
Il s’agit tout comme du thermographe, de l’hygrographe ou du barographe, d’un cylindre sur lequel le variations de précipitations tombées sont visibles sur une courbe tracé par un stylet. Celui-ci est articulé par un mécanisme du type entonnoir.
Electronique : voir photo
Appareil de meilleure qualité car meilleure précision et facilité de lecture, les pluviomètres électroniques fonctionnent grâce à un auget mobile (sorte de bec verseur) qui bascule dès que son contenu atteint 0.2mm. Ce basculement (plus ou moins rapide) déclenche un signal électrique qui est par la suite amplifié. Celui-ci est ensuite converti numériquement afin de rendre la mesure plus exploitable, puis transmis vers une unité de traitement qui se charge de calculer la quantité de précipitation que contient l’auget afin de l’afficher sur un afficheur LCD.En clair, si le basculement de l’auget se fait de façon rapide, cela indique que l’on a une quantité de précipitations plus importante dans l’auget que si le basculement avait été faible.
3 Que peut-on déduire de cette mesure?
Point de vue prévision du temps à venir, cet appareil ne nous apporte rien qui puisse nous faire croire à la venue ou non d’un anticyclone (quoique : »Après la pluie, le beau temps »). Cependant, pour un agriculteur qui cultive par exemple du blé, il est très utile pour lui de connaître le niveau des précipitations qui est tombé durant les mois précédents la moisson. De plus, les mesures de précipitations permettent de définir le climat d’une région ou d’un pays.
1 A quoi sert-elle ?
Savoir d’où vient le vent pour savoir si l’on peut aller en mer faire du bateau ou bien faire du cerf-volant avec ses enfants. La girouette indique une des composantes météorologique importantes : le vent. Celui-ci se découpe en 4 secteurs : Nord, Est, Sud et Ouest qui sont eux même découpés en 4 autres secteurs : Nord-Est, Sud-Est, Sud-Ouest et Nord-Ouest qui à leur tour sont découpés en 8 nouveaux secteurs : Nord Nord-Est, Nord-Est Est, Est Sud-Est, Sud-Est Sud, etc…
2 Comment fonctionne-t-elle ?
Le coq, le taureau, l’hirondelle…: Non ça n’est pas un cours sur les animaux mais plutôt les formes que l’on donne à nos chères girouettes. La plus courante est bien entendu celle du coq qui trône sur le clocher de l’église. Celle-ci comporte à sa base 4 tiges comportant à leurs bouts les 4 directions géographiques (Nord, Est, Sud et Ouest) qui nous permettent de savoir d’où vient le vent. Notre coq verra son bec se pointer (en tournant à 360° autour d’un axe) vers l’endroit d’où vient le vent (à condition que le système ne soit pas rouillé). A noter que pour bien régler sa girouette, il faut à l’aide d’une boussole repérer le Nord magnétique et l’aligner avec la tige indiquant le Nord sur la girouette.La manche à air : (photo) On les rencontre souvent aux bords des autoroutes ainsi que sur les aéroports. Le principe est de fixer en haut d’un mat un élément en tissu (manche) prenant une forme conique, et de l’associer à un système rotatif permettant à la manche à air de se déplacer sur 360°. Ce type de girouette correspond également à un anémomètre car en fonction du gonflement de la manche et de l’échelle Beaufort on peut déduire avec quelle intensité souffle le vent.
Electronique :
Le système est identique au précédent sauf que les tiges indiquant la direction d’où vient ont disparu et que bien entendu la précision est meilleure. De plus, nos animaux ont disparu et l’instrument ressemble moins à de l’art et l’élément qui indique d’où vient le vent prend plus volontiers son nom de flèche (le principe de fonctionnement étant assez complexe à faire comprendre, nous nous en tiendrons à la présentation globale du système). L’information est ensuite transmise par fil ou liaison HF vers une unité centrale qui affiche sur un écran LCD la direction du vent.
3 Que peut-on déduire de cette mesure?
La girouette nous informe sur diverses choses. Elle permet de savoir à quelle position nous nous trouvons dans un système dépressionnaire. Par exemple :dès lors que le front froid termine de traverser une région nous avons un vent d’ouest basculant au nord-ouest qui nous indique que nous passons dans un régime de traîne annonçant un ciel d’averses. De plus, les indications de la girouette nous permettent de savoir où se situent les divers centres d’actions (anticyclones et dépressions) grâce à la loi de Buys-Ballot*(valable uniquement pour l’Europe). Cet instrument est donc un outil très efficace en matière de prévision à quelques
heures.
1 A quoi sert-il ?
Outil très souvent associé à la girouette, l’anémomètre mesure la vitesse à laquelle le vent souffle sur un endroit donné. Les unités de mesure sont nombreuses pour quantifier la vitesse du vent. Ainsi, il existe le km/h, le m/s, le nœud (noté kt = knot en anglais) et le mph (miles per hour) donc les correspondances sont les suivantes :1 nœud=1.852km/h=0.515m/s=1.1mph.
2 Comment fonctionne-t-il ?
A coquille (analogique ou numérique):
Type d’anémomètre le plus employé. Celui-ci dispose de 3 bras fixes disposés chacun à 120° portant à leur extrémité une coupelle
hémisphérique. Les 3 bras fixes sont ainsi solidaires à un axe tournant dans le sens horaire quand le vent entraîne l’axe en rotation par l’intermédiaire des coquilles. Les valeurs mesurées peuvent être soit lues par l’intermédiaire d’une aiguille se déplaçant sur un cadran ou bien à l’aide d’un afficheur LCD. En général, on mesure le vent moyen qui souffle (vitesse du vent sur 10 min).
3 Que peut-on déduire de cette mesure?
L’utilité de mesurer la vitesse du vent est vitale pour la vie de tous les jours. En effet, si un groupe pétrolier doit acheminer une plate-forme pétrolière en pleine mer, elle doit bénéficier du meilleur état de la mer possible et les mesures de vent au large par les bouées marines ou bien les bateaux participants au réseau d’observation des mers s’avèrent capitales. De même, lorsqu'une entreprise de BTP travaille à l’aide d’une grue, il est important pour elle de mesurer la vitesse du vent à tout moment pour éviter des catastrophes. Un aéroport doit avoir également à disposition des mesures précises de la vitesse du vent pour garantir un maximum de sécurité non seulement pour les appareils et les passagers mais aussi pour la sécurité même de l’aéroport. En matière de prévision, à partir de la mesure du vent, il n’est pas possible de prévoir telle ou telle modification du temps sauf en constatant que si le vent se renforce nettement une tempête approche.
Voilà pour ce qui est de l’explication sur le rôle, le fonctionnement, les différentes techniques utilisées et les types de prévisions que l’on peut accorder à chaque instrument. Enfin, il faut rappeler que sans toutes ces observations et toutes ces données que fournissent les instruments, les modèles numériques utiles à la prévision, ne sont pas capables de « prévoir » le temps. En effet, si l’ordinateur calcule des équations, l’Homme se sert d’appareils très sophistiqués pour nourrir ces « bêtes » qui ne demandent que plus de mesures partout sur le globe pour nous fournir des prévisions plus fiables.