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Précipitation

Qu'est-ce que la précipitation?

La précipitation est définie comme un produit liquide ou solide de la vapeur d'eau condensée qui tombe des nuages ou se dépose de l'air sur le sol. Cela comprend la pluie, la neige, la grêle, la rosée, etc. La quantité totale et l'intensité sont mesurées, et sont données dans les unités suivantes:

Quantité totale:

  • Mm (mm) colonne d'eau

Intensité:

  • Millimètres par heure (mm/h)

Comment la précipitation est-elle mesurée?

La quantité de précipitation est toujours mesurée dans une cuve de collecte, appelée Pluviomètre. Cela peut être soit un appareil automatique et envoyer des valeurs mesurées en tant que signal numérique ou la mesure est effectuée manuellement, ce qui signifie qu'un humain doit lire la quantité. Il existe deux principaux types de pluviomètres qui mesurent le volume ou le poids de l'eau.

Selon le type d'appareil, un intervalle de mesure peut durer de quelques secondes à plusieurs jours. Cela a un impact énorme sur la précision.

L'intensité des précipitations peut être directement générée par des instruments de mesure automatisés. Il est généralement mesuré à intervalles de 10 secondes et moyenné sur une minute. Ces jauges modernes sont capables de cartographier la forte variabilité des précipitations.

Comment installer un pluviomètre?

Les pluviomètres n'ont pas de norme claire de l'OMM (Organisation Météorologique Mondiale). Cependant, dans la plupart des pays, les compteurs sont installés entre 0,5 et 1,5m au-dessus du sol. De plus, les instruments doivent être traités de telle sorte que le moins d’eau possible puisse éclabousser, adhérer aux bords ou éclabousser le dispositif. En outre, il convient d'éviter les obstacles dans l'environnement, car ceux-ci interceptent les précipitations d'une part et, d'autre part, provoquent des turbulences dans l'air, ce qui affecte également les précipitations. Cela s'applique également aux stations avec plusieurs appareils de mesure. Ceux-ci attrapent une partie des précipitations et jettent une sorte "d'ombre" sur le pluviomètre. Il est donc conseillé d’installer les pluviomètres à l’écart des autres appareils de mesure. Pour les endroits très exposés, il existe des pluviomètres avec pare-vent pour minimiser les turbulences causées par le dispositif lui-même.

Figure 1: Pluviometer with a tipping mechanism

Quels instruments de mesure sont utilisés?

Les services météorologiques nationaux tels que MeteoSwiss utilisent généralement l'un des deux dispositifs différents pour mesurer les précipitations:

  • Un pluviomètre avec système d'inclinaison et chauffage pour la fonte des neiges comme le dispositif Lambrecht 15188 (Figure 1)
  • Un pluviomètre basé sur le principe de pesage, qui est également chauffé en fonction des conditions climatiques, par exemple Ott Pluvio2 (Figure 2)

Les instruments qui déterminent la précipitation par pesage sont plus précis que les dispositifs d'inclinaison, mais nécessitent un effort de maintenance plus important et ne sont donc pas adaptés aux sites distants.

Quelles autres méthodes de mesure sont disponibles?

Le moyen le plus simple de mesurer les précipitations consiste à placer un réservoir de mesure avec une balance à l’air libre et à lire manuellement la quantité après l’événement de précipitation. Cependant, une telle méthode est très sujette aux erreurs et nécessite un haut niveau de personnel.

Figure 2: Pluviometer with a weighing sensor

En météorologie, les variantes présentées ci-dessus sont les plus couramment utilisées. Les instruments de mesure avec système d'inclinaison ont un récipient collecteur qui s'incline lorsque l'eau atteint un certain niveau et se vide ainsi. Chaque mouvement d'inclinaison déclenche un signal détecté par un ordinateur qui calcule l'intensité et la quantité totale.

Une autre méthode de mesure consiste à peser la précipitation, ce qui permet un calcul très précis de la quantité. En outre, cette méthode peut être utilisée pour créer une série chronologique continue à haute résolution qui représente à la fois la quantité et l’intensité de la précipitation. Le seul inconvénient de ces capteurs est que le conteneur de collecte - du moins pour les modèles plus anciens - doit être vidé à la main.

De plus, il existe des disdromètres, laser-optique qui utilisent des faisceaux laser pour mesurer la taille et la vitesse de chaque goutte/flocon de neige, calculant ainsi la pluie, l'intensité et la visibilité qui en résulte. Cependant, ces dispositifs sont en termes de précision - en particulier en termes d'intensité - les modèles précédents.

Difficultés de la mesure des précipitations

Contrairement à la température, la variabilité spatiale des précipitations est nettement plus élevée. Bien que la température entre deux stations météorologiques en terrain plat se comporte presque linéairement et puisse donc être interpolée, cela est très difficile pour les précipitations, car les précipitations, en particulier les orages, peuvent se produire à très petite échelle.

De plus, les mesures de précipitations sont très sujettes aux erreurs. Une grande partie des erreurs dépend de l'emplacement, car même les petits obstacles, tels qu'un arbre ou une ligne électrique, peuvent influencer le résultat de la mesure en absorbant une partie des précipitations. Les vents forts amplifient même cette influence, car même les obstacles de plus grande distance peuvent influencer les précipitations causées par la turbulence de l'air.

De plus, des projections d'autres objets à proximité d'un pluviomètre peuvent pénétrer dans le récipient de collecte et fausser ainsi la mesure.

Un autre problème est la contamination du conteneur par d'autres objets. Surtout en automne, de nombreuses feuilles sont transportées dans l’air et peuvent s’installer dans l’ouverture du pluviomètre. De plus, d'autres objets tels que des branches, de la poussière ou du sable peuvent s'accumuler et polluer le récipient de mesure.

Dans les endroits avec des chutes de neige, les compteurs doivent être chauffés pour que la neige ne puisse ni remplir ni couvrir le récipient, mais fond et peut être mesurée en tant que précipité liquide. Il est important que le chauffage soit constant, car le volume d'eau dépend de la température.

L'évaporation de l'eau par le rayonnement solaire est une autre source d'erreur. Par conséquent, l'équipement doit être constitué d'un entonnoir qui conduit l'eau dans le réservoir de mesure en dessous. L'ouverture étroite de l'entonnoir minimise les erreurs dues aux pertes par évaporation.

Combien de stations de mesure y a-t-il?

MétéoSwiss exploite 260 stations météorologiques automatiques qui mesurent les précipitations. Ceux-ci sont complétés par un réseau d'environ 300 stations privées, les précipitations étant un phénomène très local.

Figure 3: Global network of precipitation measurement

Le Centre Mondial de Climatologie des Précipitations (GPCC), exploité par le DWD (Service Météorologique Allemand) pour le compte de l'OMM, recueille des données contrôlées par la qualité provenant parfois de plus de 50 000 stations de mesure des précipitations dans le monde. Les séries chronologiques de ces mesures présentent souvent de très grandes lacunes et sont sujettes à des erreurs malgré le contrôle de la qualité. C'est pourquoi l'utilisation automatisée de ces données n'est pas suggérée et une nouvelle inspection de la qualité est recommandée pour les validations.