Contenu

L’équation radar

10 août 2020, 17 Commentaire(s)

L'image radar que bon nombre d'entre nous consultent sur l'application ou sur le site de MétéoSuisse, montre un champ de précipitations de différentes couleurs associées à différentes intensités de précipitations. Comment obtenir ces informations sans mesurer directement la pluie qui tombe ?

Le radar est un système de télédétection

La télédétection est une observation faite à distance et sans contact des propriétés d'un objet. Contrairement à un pluviomètre, un radar ne mesure pas directement la pluie qui atteint le sol. Toutefois, l'image radar montre tout de même une intensité des précipitations. Comment est-ce possible ?

Prenons un peu de recul

Un signal électromagnétique, généré par les composants complexes du radar météorologique, est émis par l'antenne dans l'atmosphère environnante. Ces signaux sont ensuite rétrodiffusés par la pluie, la neige ou la grêle rencontrées en cours de route (mais aussi d'autres objets, comme des montagnes ou des bâtiments. Voir le blog clutter du 18 juin 2020). Cet écho en retour est très faible. Il est capté par le radar météorologique et, en fonction de son intensité, il est possible de déterminer le type de précipitation et son intensité.


 

L'équation radar

Cette équation est la première étape pour relier l'intensité des précipitations aux ondes électromagnétiques rétrodiffusées par la pluie. Elle met en relation l'intensité du signal de retour avec les propriétés de l'objet avec lequel ce signal a interagi.

Il existe différentes formes de l'équation du radar selon les hypothèses considérées. Une version valable pour un objet unique atteint par le signal radar est la suivante (formulation très similaire à celle que l'on trouve, par exemple, dans Henry Sauvageot, Radar Meteorology, Artech House, 1992, ISBN 0890063184.):


 

Et maintenant, il ne nous reste plus qu'à résoudre l'équation...

Fondamentalement, l'équation du radar prend en compte toute la puissance perdue entre le moment où le signal électromagnétique est transmis, avec une puissance, et celui où il revient au récepteur radar, avec une puissance. Sachant ce que le signal rencontre sur son chemin, la puissance émise et la puissance reçue, l'inconnue de notre équation est liée aux propriétés physiques de l'objet touché par le signal radar. Cette propriété, appelée backscattering cross-section σ, dépend du diamètre de la cible et de ses propriétés de réflexion. A partir de ces dernières, nous pouvons ensuite déterminer le type et l'intensité des précipitations.

Commentaires (17)

  1. Jean, 27.09.2020, 15:49

    Bonjour,
    Je suppose que l’animation de l’app Meteosuisse donne l’image radar en temps réel à un instant précis, et l’historique de l’image radar si on recule dans le temps.
    À quelle fréquence la projection de l’animation est-elle rafraîchie à partir de l’image radar actuelle ?
    Merci

    1. MétéoSuisse, 29.09.2020, 09:45

      Bonjour, La projection de l’image radar est rafraîchie très régulièrement, toutes les 5 minutes. Au bout de quelques heures, la projection tend vers les données modélisées qui sont actualisées toutes les 3 heures. Cela veut dire que la projection diffère au début, puis tend vers le même résultat au bout de 2 à 3 heures, jusqu’à ce que de nouvelles données modélisées s’intègrent dans la projection.

  2. Pierre-Emmanuel Zufferey, 21.08.2020, 05:43

    Hello ce qu'il manque c'est à quelle altitude l'analyse est faite. Dans le nuage? À 4900 m ? Au départ des gouttes d'eau dans ses différentes formes? Quelle précision effective à terre selon les vents et courants? Un radar ça tourne. Chaque combien de temps au dessus de ma tête je sais ce qui va me tomber dessus ? Une trombe d'eau qui m'arrive dessus qui s'est formée au dessus de moi dans l'espace en hauteur analysée par les rotations du radar durant un laps de temps d'une minute échappera t'elle au génie mécanique électronique et calculateur ?
    Merci pour votre réponse et votre travail. Pierre Zufferey

    1. MétéoSuisse, 25.08.2020, 15:50

      Bonjour, les différents radars du réseau se situent à des altitudes entre 900 et 3000 mètres. Une image est produite toute les 5 minutes (2 scans de 2,5 minutes) avec des angles allant de 0,3° sous l'horizon à 40° au-dessus de l'horizon. Pour un radar situé à 2000 mètres, cela permet d'avoir une image de 1000 à 15000 mètres environ.

  3. Gregory, 17.08.2020, 22:54

    Bonjour,

    Merci pour votre explication. Très instructif!

  4. Eugène-Emil, 12.08.2020, 11:57

    Bonjour et merci pour vos publications. Après vos excellentes explications sur l'élimination du "clutter" et là, votre description de "l'équation radar", je ne voudrais pas abuser de votre engagement mais je serais passionné par des précisions sur:
    -le traitement du signal radar lorsque plusieurs zones de précipitations sont alignées sur un même azimut en regard d'une station radar (plusieurs atténuations du signal à l'aller et au retour) et
    -comment construit-on une image radar composite".
    Ces descriptions m'intéresseraient vivement et je vous adresse mes salutations les meilleures.

    1. MétéoSuisse, 20.08.2020, 19:58

      Bonjour et merci pour votre question. Les valeurs sont corrigées pour l’atténuation sur le chemin aller-retour. Même s’il y a plusieurs cellules de précipitations, tant que le signal n’est pas totalement atténué, on peut faire cette correction. Une image radar composite est construite en interpolant les données de tous les radars sur une grille cartésienne. Plus de détails sont fournis sur cette page (vous devez passer par notre site internet pour pouvoir ouvrir le lien) : https://www.meteosuisse.admin.ch/home/systemes-de-mesure-et-de-prevision/atmosphere/le-reseau-suisse-de-radars-meteorologiques.html

  5. enthouanes, 11.08.2020, 18:22

    Quelles infrastructures sont à disposition de Meteosuisse pour générer les images ? Plus spécifiquement combien d'antennes sont à disposition pour obtenir une résolution suffisante ?

    Merci d'avance

    1. MétéoSuisse, 12.08.2020, 02:49

      Bonjour, MétéoSuisse dispose de 5 radars répartis sur le territoire (La Dôle (VD), Albis (ZH), Monte Lema (TI), Plaine Morte (VS) et Weissfluhgipfel (GR)). Vous trouverez plus de détails ici (il faut passer par notre site internet afin de pouvoir cliquer sur le lien) : https://www.meteosuisse.admin.ch/home/systemes-de-mesure-et-de-prevision/atmosphere/le-reseau-suisse-de-radars-meteorologiques.html

  6. Eric Jan, 11.08.2020, 12:15

    Savez-vous quelle est la précision du contour d'une zone de précipitation par rapport à la carte sur laquelle elle est reportée ?
    Merci pour tous les sujets traités, toujours passionnants.

    1. MétéoSuisse, 12.08.2020, 02:46

      Bonjour, sans avoir de chiffre précis, je dirais environ 500 mètres.

  7. Florian, 11.08.2020, 10:46

    Bonjour,
    Très bonne explication si j'ai tout compris.
    Mais il me semble qu'il manque la prévision, càd la corrélation avec l'évolution des vents. Dans un nouvel article?
    à la semaine prochaine
    Florian

    1. MétéoSuisse, 12.08.2020, 02:00

      Bonjour, il n'y a pour le moment pas d'article prévu à ce sujet, mais cela viendra peut-être.

  8. Cyril, 11.08.2020, 09:36

    Bonjour,
    Habitant Delémont.
    L'image radar ci-dessus tombe bien, suite à cela, j'ai reçu un avertissement orage fort degré 4 venant du nord entre 15h21 et 16h21. Alors que l'on voit très bien sur cette image qu'il n'y a pas du tout d'orage au nord et le seul arrivant est une ondée du sud/ouest. Au final pas la moindre goutte de pluie avant 20h.
    Ma question est, qu'est ce qui est arrivé pour que le radar soit complètement faussé??

    Merci d'avance pour votre réponse

    1. MétéoSuisse, 12.08.2020, 01:49

      Bonjour, les avertissements pour les orages sont pour la plupart envoyés automatiquement. Un système détecte les cellules orageuses selon différents critères et anticipe leur trajectoires. Il est vrai que dans ce cas les orages ne se dirigeaient pas sur Delémont. Des orages se sont rapidement formés sur le Jura bernois, mais se sont également rapidement dissipés. Peut-être que le système automatique a anticipé un renforcement des ces cellules et une extension vers le nord, ce qui ne s'est pas produit.

    2. Jérémie, 17.08.2020, 23:40

      Bonsoir je cherche deseperement pourquoi le gros de l'activité électrique de l'orage ne passe pas par le vallon de st imier mais passe toujours ailleurs? Car je me souvient en temps qu'ado l'activié électrique etait bien plus forte que maintenant (sans pour autant de faire d'énorme dégat materiel) mais depuis quelques années l'activité orageuse temps a partir plus haut dans le jura ou se concentrer sur le plateau est ce que meteo suisse pourrait expliquer pourquoi ce vallon n'a pas ou plus autant activité électrique lié aux orages?

    3. MétéoSuisse, 20.08.2020, 18:13

      Nous n'avons malheureusement pas d'explications pour vous si ce n'est la variabilité naturelle du climat qui fait qu'une région donnée peut être plus exposée aux orages certaines années que d'autres. Cet été, le Jura a effectivement souvent été épargné par les orages notamment par absence de situations de sud-ouest favorables au développement d'orages sur le Jura.