MÉTÉOROLOGIELes outils

Les outils d’observation de l’atmosphère

Les stations en surface

Les stations en surface du réseau synoptique effectuent toutes les heures, de façon simultanée, des mesures de la pression atmosphérique, de la température et de l’humidité de l’air, de la force et de la direction du vent à 10 mètres au-dessus du sol, des quantités de précipitation, et fournissent éventuellement des informations sur la visibilité, la couverture nuageuse, la nature des précipitations et l’état du sol. Un nombre de plus en plus important de stations d’observation sont automatisées pour permettre une acquisition des données au pas de temps d’une minute et leur transmission en temps réel via les réseaux cellulaires (GPRS, 3G, 4G…) ou les satellites dédiés.

Les océans recouvrant plus de 70 p. 100 de la surface du globe, la couverture en surface ne saurait être suffisante sans l’équipement de nombreux navires volontaires et de bouées, fixes ou dérivantes, en systèmes de mesure automatique des paramètres atmosphériques de base (pression, température, humidité et vent), mais également de la température de la mer et des caractéristiques des vagues (période, hauteur, direction).

Pour compléter l’ensemble de ces observations, des applications mobiles participatives ont été mises au point afin de permettre aux citoyens qui le souhaitent de fournir, à tout moment, des informations en lien avec la situation météorologique à partir de leur téléphone portable. Ces informations, collectées en masse sur l’ensemble du territoire, permettent de compléter les observations fournies par le réseau de stations météorologiques et d’améliorer la qualité des prévisions en les confrontant rapidement au temps qu’il fait.

À plus petite échelle, des stations d’observation sont aussi mises en œuvre pour des besoins spécifiques comme des études de climatologie locales ou régionales, la surveillance des conditions de sécurité météorologique là où se situent aéroports ou centrales nucléaires, l’évaluation des risques d’inondation, d’incendie de forêt ou d’avalanches, la mesure de la qualité de l’air et de la pollution…

La pression atmosphérique

Pour mesurer la pression, on a longtemps utilisé le baromètre à mercure qui est composé d’un tube de verre gradué rempli de mercure et retourné sur une cuvette. Dans la partie supérieure du tube, le niveau du mercure s’ajuste alors pour équilibrer la pression exercée par la colonne d’atmosphère qui se trouve au-dessus de la cuvette. Un étalonnage des graduations permet ainsi d’obtenir une mesure assez précise de la pression atmosphérique. Dans les stations météorologiques, en raison de la fragilité des tubes de verre et de la nocivité du mercure, ce type de baromètre a le plus souvent été remplacé par des baromètres anéroïdes qui comportent des capsules déformables sous l’effet des variations de pression. Les déformations sont transmises par divers dispositifs mécaniques (bras de levier) ou électriques (capteurs de déplacement, jauges de déformation, variations de capacité d’un condensateur ou de fréquence d’un quartz…). Ces types de capteurs présentent par ailleurs l’avantage d’être facilement automatisables, les données collectées pouvant alors être transmises à distance.

La température de l’air

En météorologie, la température de l’air au sol est mesurée à une hauteur de 1,5 mètre au-dessus du sol, dans un abri ventilé destiné à protéger le thermomètre du rayonnement solaire, des rayonnements thermiques et des précipitations. Cet abri doit être situé sur un terrain dégagé, avec un sol naturel représentatif de la région.

Les principales méthodes de mesure de la température sont fondées sur :

– la dilatation thermique de corps solides, liquides ou gazeux exposés ;

– la différence de dilatation thermique de deux métaux (dispositifs bimétalliques) ;

– la force électromotrice induite dans un ensemble de deux fils en métaux différents soudés entre eux à l’une de leurs extrémités (thermocouples) ;

– les variations de résistance électrique d’un métal ou d’un semi-conducteur (thermistance) ;

– le rayonnement thermique (capteurs infrarouges) ;

– le changement de couleur de certains cristaux liquides.

Les thermomètres les plus utilisés aujourd’hui dans les réseaux météorologiques sont équipés de thermorésistances à fil de platine, dont la résistance électrique varie avec la température. Ce type de capteur présente l’avantage d’être fiable et facile à calibrer.

L’humidité

Les instruments permettant d’évaluer le taux d’humidité de l’air peuvent être classés en quatre catégories principales :

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Médias

Mesure du vent
Crédits : Météo-France

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Lâcher de ballon-sonde automatique
Crédits : Pascal Taburet/ Météo-France

photographie

Échos radar renvoyés par un système orageux supercellulaire générateur de tornades
Crédits : Tornado Education/ US Tornadoes

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Le réseau des radars météorologiques de Météo-France métropole (situation au 1^er septembre 2019)
Crédits : Méteo-France

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