Les mesures automatiques de précipitations vont être encore améliorées

21 juillet 2018, 3 Commentaire(s)

La pluie est mesurée en de nombreuses stations de MétéoSuisse depuis le début des mesures. Alors que celles-ci s’effectuaient autrefois à l’aide de pluviomètres normalisés, depuis les années 1970 l’automatisation progresse régulièrement par phases successives. Le pluviomètre numérique Pluvio-2 de la société Ott a démontré des résultats très convaincants, et il est désormais mis en œuvre sur un plus grand nombre de sites.

Illustration 1 : Deux générations d’instruments de mesure l’une à côté de l’autre : la station de Guttan-nen a accueilli pendant quelques mois le nouveau Pluvio-2 Ott (à gauche) ainsi que le pluviomètre manuel (type « Hellmann », à droite) pour une exploitation en parallèle. L’appareil automatique de mesure à gauche fournit des données en temps réel, tandis que l’appareil de droite n’est vidé qu’une fois par jour, le matin, ce qui permet de déterminer le cumul sur 24 heures.
Illustration 1 : Deux générations d’instruments de mesure l’une à côté de l’autre : la station de Guttan-nen a accueilli pendant quelques mois le nouveau Pluvio-2 Ott (à gauche) ainsi que le pluviomètre manuel (type « Hellmann », à droite) pour une exploitation en parallèle. L’appareil automatique de mesure à gauche fournit des données en temps réel, tandis que l’appareil de droite n’est vidé qu’une fois par jour, le matin, ce qui permet de déterminer le cumul sur 24 heures.

L’automatisation des mesures de précipitations a commencé dans les années 1970 avec le réseau ANETZ, puis a été modernisée à partir de 2000 avec le projet SwissMetNet. Auparavant, la quantité de pluie avait été, pendant plus de cent ans, mesurée à l’aide de pluviomètres manuels normalisés. Aujourd’hui encore, environ 200 de ces stations pluviométriques manuelles sont en fonctionnement. Un observateur transmet chaque jour par SMS à MétéoSuisse la quantité de précipitations tombée la veille. Depuis les années 1970, MétéoSuisse a mis en place environ 300 stations supplémentaires de mesures de précipitations. Les mesures actuelles peuvent être consultées à tout moment sur le site web ou sur l’appli de MétéoSuisse. Les données en temps réel alimentent différents modèles et produits radars à des intervalles de quelques minutes (voir Illustration 2).

Optimisation de la mesure de précipitations avec le nouveau Pluvio-2 de la société Ott

Les dernières évolutions du réseau de mesure de précipitations de MétéoSuisse concernent le principe physique appliqué, et donc les appareils utilisés. MétéoSuisse a commencé à mettre en œuvre en 2012 les appareils de mesure de précipitations modernes Pluvio-2 de la société Ott, recommandés par l’OMM (Organisation mondiale de la météorologie). Le principe de cet appareil consiste à mettre en œuvre une balance ultra précise qui détermine en temps réel la quantité de précipitations tombée dans le récipient, que celles-ci soient à l’état liquide ou solide (neige, grêle, grésil). C’est possible, car le poids des précipitations sous les deux formes est le même.

Le nouveau principe de mesure demande peu de maintenance et offre de nombreux avantages

Les pluviomètres utilisés jusque-là demandaient un nettoyage régulier, parfois hebdomadaire à certaines périodes de l’année. Ces appareils de la société Lambrecht, qui sont encore utilisés en de nombreuses stations, fonctionnent grâce à un auget basculeur (appelé « capteur de précipitations selon Joss-Tognini »). Les précipitations s’écoulent dans l’un des deux augets normalisés à chaque extrémité d’un bras qui bascule lorsqu’un auget est rempli. L’appareil envoie alors une impulsion électrique, et enregistre 0,1 mm de précipitations. Les deux augets se remplissent et se vident donc à tour de rôle. Chaque « bascule » est enregistrée comme une précipitation de 0,1 mm. Ce principe de mesure ne fonctionne qu’avec des précipitations liquides. Lors d’une chute de neige, l’appareil doit être réchauffé, ce qui retarde la mesure et entraîne des pertes par évaporation pour les faibles précipitations. Par ailleurs, les pièces mécaniques sont sensibles à la saleté, notamment toiles d’araignées ou déjections d’oiseaux qui peuvent déséquilibrer la fragile bascule, voire la bloquer et donc provoquer des erreurs de mesure.

Affichage aggrandi: Illustration 4 : Deux problèmes typiques d’un capteur de précipitations à auget basculeur selon Joss-Tognini : à gauche, l’ouverture vers l’auget est bouchée (insectes morts ou nid d’oiseau), à droite des insectes ont construit un nid sur l’auget lui-même et donc déséquilibré la fragile balance.
Illustration 4 : Deux problèmes typiques d’un capteur de précipitations à auget basculeur selon Joss-Tognini : à gauche, l’ouverture vers l’auget est bouchée (insectes morts ou nid d’oiseau), à droite des insectes ont construit un nid sur l’auget lui-même et donc déséquilibré la fragile balance.

Le principe de mesure du moderne Pluvio-2 apporte ici un avantage évident, tout en ne demandant pratiquement pas d’entretien. Les problèmes indiqués ci-dessus ne peuvent pas survenir sur un appareil de mesure de précipitations selon le principe de la balance.

Une boîte noire numérique ?

Un principe innovant de mesure, comme celui du Pluvio-2 Ott, apporte de nouveaux défis et problèmes. L’exploitant du réseau de mesure n’a pas accès au véritable « cœur » de l’appareil, le micrologiciel. L’appareil peut distinguer, grâce à des algorithmes sophistiqués, si un enfant a jeté une boule de neige dans l’appareil, ou s’il neige ou pleut réellement. Si un seuil physique impossible sur une durée déterminée est franchi - comme dans le cas de la boule de neige - l’appareil corrige cette erreur. Mais la façon dont l’information est traitée n’est pas visible pour l’acheteur de l’appareil, qui a affaire à une boite noire. Par exemple, au cours des dernières années, nous avons régulièrement observé de petites erreurs de mesure : une analyse a montré que des variations importantes et subites de température, qui surviennent notamment au lever ou au coucher du soleil, peuvent entraîner des mesures erronées. L’appareil relève des petites quantités, dans la plage 0,1 à 0,3 mm, en l’absence de toute précipitation. Le fabricant a apporté des améliorations sur le matériel (ventilation de l’appareil) et sur le logiciel (mise à jour du micrologiciel). Pour résoudre totalement le problème, MétéoSuisse reste en contact étroit avec le fabricant. D’ici là, les données de précipitations sont vérifiées attentivement, et les erreurs de mesure sont corrigées, afin qu’elles respectent nos standards de qualité.

Quelles sont les utilisations des stations de mesures de précipitations ?

Comme nous l’avons déjà mentionné, le réseau de mesure de MétéoSuisse comprend environ 300 stations automatiques et 200 stations manuelles pour la mesure des précipitations. Vous pouvez d’ailleurs consulter ces données à tout moment sur le site web ou l’App de MétéoSuisse. L’iIlustration 2 présente deux exemples de l’utilisation des données par MétéoSuisse dans son exploitation quotidienne. Comme certaines séries de mesures remontent jusqu’à 1864, voire au-delà, elles permettent d’effectuer de précieuses études climatologiques. L’illustration 5 montre deux exemples d’utilisation des données de précipitations dans le domaine de la climatologie.

Commentaires (3)

  1. Beat Brunner, 22.07.2018, 10:05

    Article très intéressant et d'excellent niveau, tout en restant abordable. Félicitations. Et c'est une constante donc félicitations aussi pour tous les autres articles.

    Vous mettez ici le doigt sur un problème important. Celui des boîtes noires logicielles composées de logiciels propriétaires. Celles-ci empêchent l'utilisateur de maîtriser son produit. Pourtant il l'achète mais ne le possède donc pas. Il ne peut pas le comprendre entièrement ni l'améliorer sans l'aide de son fournisseur dont il reste donc captif et à sa merci, aussi dans le futur. Ceci ralentit considérablement les progrès. Les logiciels libres sont une solution à ce problème car les licences open source garantissent les droits fondamentaux de comprendre et améliorer. De plus, beaucoup d'exemples de logiciels libres et commerciaux existent. De grosses sociétés. Même Google et Microsoft. Je vis de logiciels libres depuis 14 ans. En Suisse. Un logiciel libre ne doit pas être gratuit. Vous feriez bien d'exiger de vos fournisseurs des licences de logiciels libres. Ils y gagneraient aussi. Bonne journée libre!

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    1. Andreas Frutiger, 28.07.2018, 14:21

      Le problème est toujours le même: ces "boites noires" logicielles ne sont évidement pas testées suffisamment par les producteurs mus par le profit. Il leur faut le concours de l'excellent service public Météosuisse pour debugger leur machin qu'ils avait par ailleurs déjà vendu chèrement à cette même Météosuisse. Pourquoi donc ne pas leur faire payer ce "retour d'expérience" et ainsi améliorer la marge d'autofinancement au service public? Ce serait tout de même la moindre des choses, car tout travail mérite salaire!

  2. Claude Guignard, 21.07.2018, 20:26

    Une mesure exacte, fiable et immédiatement disponible me semble très importante. Vous avez encore des appareils, surtout en montagne, qui ne donnent pas des indications fiables en raison de la neige charriee par le vent. C'est certainement un problème difficile. Il peut y avoir aussi la pluie , la neige ou surtout la grêle qui rejaillisssent sur le bord de l'appareil et tombent en-dehors.La mesure est faussée car au sol il n'y a pas de rejaillissement.

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