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Comment les nuages sont-ils mesurés?

19 décembre 2020
Thèmes: Portrait

MétéoSuisse exploite un réseau national et gère un réseau européen de ceilomètres. Ces mesures fournissent notamment des informations d’une grande importance sur les nuages, par exemple dans la sécurité aérienne.

Un ceilomètre est un instrument laser stationné au sol qui envoie de courtes impulsions lumineuses dans l’atmosphère. Cet instrument mesure la durée qui s’écoule entre la diffusion de l’impulsion vers les particules d’air (gouttelettes, cristaux de glace, aérosols) et les molécules jusqu’à son retour vers l’appareil ; il enregistre également la force du signal reçu. Ces indications permettent de créer un profil de hauteur de la rétrodiffusion, qui permet de déterminer notamment l’altitude de la base des nuages et le degré de couverture nuageuse. Les ceilomètres mesurent en continu jusqu’à des altitudes de 12'000 m avec une haute résolution temporelle et verticale.

Réseaux de ceilomètres

Sur mandat de la REGA (Garde aérienne suisse de sauvetage), MétéoSuisse exploite un réseau national de ceilomètres, comprenant plus de 30 instruments, pour évaluer la sécurité aérienne.

D’autres ceilomètres sont utilisés dans le même but dans les aéroports internationaux et les aérodromes régionaux. Au niveau européen, le programme E-PROFILE, lancé par le réseau météorologique européen EUMETNET, coordonne, sous la direction de MétéoSuisse, un réseau de mesure opérationnel de ceilomètres, comprenant plus de 300 instruments dans 22 pays.

Visualisation de la base des nuages

Vid. 1: profil de rétrodiffusion (Attenuated Backscatter) mesuré par ceilomètre à Payerne le 29 février 2020 de 00:00 à 23:55 UTC (en haut) et animation d’images webcam prises toutes les 10 minutes le même jour à Yverdon-les-Bains (en bas).

Le video 1 illustre le passage d’un front chaud, suivi d’un front froid le 29 février 2020  (blog de MétéoSuisse du 28 février (seulement en allemand) et du 29 février.

Le vidéo 1 présente, en haut, le profil de rétrodiffusion (Attenuated Backscatter) mesuré par le ceilomètre de la station aérologique de Payerne, et, en bas, une animation d’images webcam provenant d’Yverdon-les-Bains. Dans le profil de rétrodiffusion, la base des nuages se trouve là où est enregistré le plus fort signal de rétrodiffusion (couleur orange à rouge). On remarque, tôt le matin, un abaissement de la base des nuages de 4000 à 2000 m, puis l’apparition de précipitations, qui présentent aussi un très fort signal de rétrodiffusion (la signature orange rouge atteint ensuite le sol). Puis la base des nuages remonte jusqu’à ce que seuls des nuages de glace isolés (cirrus) décorent encore le ciel à une altitude d’env. 10'000 m. À midi, le front froid approche avec des nappes de nuages qui s’abaissent et s’épaississent (on passe des cirrus à des cirrostratus, altostratus et nimbostratus) et la pluie qui s’installe. La ligne horizontale orange montre le passage de la neige à la pluie juste au-dessus de 2000 m.

On voit aussi de la poussière du Sahara

Les mesures des ceilomètres permettent également de détecter des couches d’air présentant une concentration plus élevée d’aérosols, comme par exemple l’apparition de poussière du Sahara le 29 février 2020. Dans le plot du ceilomètre (fig. 1 en haut), cette poussière est visible sous forme d’une traînée turquoise à vert clair jusqu’à une altitude d’env. 4000m, et dans l’animation des images webcam, sous forme d’une atmosphère de couleur brun orangé (fig. 1 en bas).

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