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Fonctionnement d'une station météo d'amateur

Pour monter une station météo un peu plus complète il faut disposer d'une demi-douzaine d'instruments météorologiques. Certains ne servent qu'à relever des mesures météo (thermomètre, pluviomètre, anémomètre) les autres sont utiles pour la prévision (baromètre, hygromètre, girouette).
Les stations météo électroniques vendues actuellement dans le commerce ont l'avantage d'afficher sur un même petit écran à cristaux liquide l'ensemble des données. Les plus simples affichent simplement la température et la pression atmosphérique. Les plus complètes sont reliées à des sondes extérieures (anémomètre et girouette sur le toit, thermomètre et hygromètre à l'abri du soleil et de la pluie, pluviomètre dans un endroit dégagé) et gardent en mémoire un certain nombre de données.
Les modèles les plus récents peuvent être reliés à un ordinateur qui enregistre et sauvegarde dans une base de données toutes les mesures enregistrées à une fréquence qu'il suffit de paramétrer. Ces données peuvent ensuite être exploitées par des logiciels spécialisés et être présentées sous forme de tableaux, graphiques ou diagrammes.
Le summum consiste à mettre ces données à disposition de tout un chacun en créant un site internet mis à jour continuellement avec les derniers relevés enregistrés par la station.
Quel type de station ?
Avant de créer sa propre station météo, il faut se poser les bonnes questions
Quels sont les relevés météo que doit enregistrer la station?
Comme évoqué précédemment, les stations les plus simples ne mesurent que les températures intérieures et extérieures (à l'aide d"une simple sonde placée par exemple sur le rebord d'une fenêtre) et la pression atmosphérique.
Les plus complexes mais également les plus couteuses relèvent plusieurs mesures internes (températures intérieure et hygrométrie intérieure, pression atmosphérique) et externes (température externe et hygrométrie externe, pluviométrie, vitesse et directions du vent voire ensoleillement) à partir de plusieurs sondes disposées à l'extérieure de la maison. Pour optimiser une telle station il vaut mieux avoir un grand jardin pour pouvoir placer les sondes externes dans les endroits appropriés. On peut aussi installer sa station météo sur le balcon de son appartement : les mesures effectuées ne seront pas forcément "aux normes" mais l'essentiel est que chacun y trouve son compte et se fasse plaisir sans vouloir rechercher la perfection.
Comment exploiter les données météo?
Pour beaucoup, consulter les données météo sur sa station sera suffisant de la même manière que par le passé on observait la température sur un simple thermomètre au mercure : une station météo de base sera amplement suffisante et à la portée de tous les budgets.
D'autres voudront enregistrer les données, les stocker et pouvoir calculer des moyennes ou comparer les données sur plusieurs périodes. Ils peuvent les noter dans un cahier qu'il faudra tenir à jour mais les progrès en électronique ont permis d'accomplir aujourd'hui ces mêmes tâches sans intervention humaine, sans erreur et sans oubli et pour un coût pas trop élevé : les données sont tout simplement transmises de la station vers un disque dur d'ordinateur qui les stocke et les restitue à tout moment pour une consultation ou une analyse statistique : il faudra choisir un modèle de station qui permette effectivement de relier la station à l'ordinateur.
Enfin les plus exigeants voudront partager leur passion avec d'autres et utiliseront internet pour mettre leurs données à disposition de la planète entière. Depuis 1996 les évolutions d'internet ont été considérables; avec la baisse du coût des ordinateurs, internet est présent dans quasiment 1 foyer sur 2 en France et en Europe. Il faut néanmoins un minimum de connaissances informatiques et beaucoup de temps pour monter son propre site internet.
Station météo amateur ou professionnelle
Les stations météo professionnelles (par exemple celles de Météo France) doivent répondre à des normes bien précises afin de pouvoir comparer les données entre-elles (il existe environ 3 500 stations météo terrestres à travers le monde dont environ 500 en France). Certains réseaux de stations météo amateur demandent également à leurs membres de respecter certaines normes : Infoclimat
Le "météoroligiste amateur" reste libre d' installer sa station comme bon lui semble (en respectant néanmoins un minimum de bon sens), en fonction de son mode et de son lieu d'habitation. Pour lui, il ne s'agit en aucun cas de vouloir se comparer à Météo France mais beaucoup plus modestement de pouvoir mesurer la température qu'il fait chez LUI, la quantité de pluie tombée dans SON jardin ou encore la vitesse du vent sur le toit de SA maison. Le "météoroligiste amateur" est propriétaire de ses données, il ne pourra jamais être accusé de diffuser sur internet des données météo fausses si par malheur sa station tombe en panne ou se dérègle, ni être accusé de ne pas avoir prévenu la population de la tempête qui s'annonçait. La station météo amateur reste avant tout un instrument de loisir.
La météo pour les nuls
Si vous voulez tout savoir sur la climatologie, je vous recommande de visiter le site suivant : La Climatologie
En reprenant le titre générique d'une célèbre série de livres consacrés à l'informatique il est utile de donner quelques explications concernant les données météo qui apparaitront dans les tableaux et les graphiques de ce site.
Pour dire le "temps qu'il fait" à un moment donné et et un endroit précis, il faut communiquer les données suivantes :
•La Température extérieure mesurée avec un thermomètre
•L'humiditée extérieure mesurée avec un hygromètre
•la Pression atmosphérique mesurée avec un baromètre
•la quantité de Pluie tombée mesurée avec un pluviomètre
•la Vitesse du Vent mesurée avec un anémomètre
•la Direction du Vent indiquée par la girouette
La station météo indique également :
•la température intérieure de la pièce dans laquelle se trouve la station
•ainsi que l'humidité intérieure de la pièce
Ces 2 données ne présentent aucun intérêt pour les visiteurs de ce site et par conséquent ne seront pas communiquées dans les tableaux ou les graphiques
Dans les tableaux et graphiques vous trouverez également des données météo "calculées", notamment :
•le Point de rosée
•la Température du Vent
J'utiliserai souvent le terme de "relevé météo" pour parler des chiffres issus directement des instruments et de "donnée météo" correspondant aux relevés et aux données calculées.
Remarque : certaines stations météo permettent également de mesurer la durée d'ensoleillement ou la luminosité grâce à une sonde spéciale (luxmètre). La station WS3600 ne permet pas cette mesure mais le logiciel de traitement des données utilisé pour ce site (WsWin 32) indique dans certains tableaux et graphiques le lever et le coucher du soleil ainsi que la phase lunaire.
Pour une bonne analyse de la météo il est important que toutes les données soient présentes en même temps sur les tableaux ou les graphiques.
La température extérieure
C'est sans aucun doute la donnée la plus fréquement utilisée. Il s'agit de mesurer la température de l’air.
Ce n'est pas aussi simple que l'on pense : relever la température au soleil n'a aucune signification; il faut également éviter de relever la température à l'ombre d'un mur qui rayonne. Il faudrait normalement mettre le thermomètre dans une boîte blanche bien ventilée située à 1,50 m du sol, comme le préconise les professionnels de la météo.
La température est mesurée par un thermomètre électronique, précis au dixième de degré. En plus de la température instantanée, il indique également les températures extrêmes (minima-maxima) avec la date et l'heure d'enregistrement. Le minima est en général atteint au lever du soleil, le maxima est enregistré dans l'après-midi vers 16H00.
L'unité de mesure retenue est le "°C" (C pour Centigrade ou Celsius). Dans cette échelle :
•0 °C correspond à la température de la glace qui fond (ou inversement de l'eau qui se transforme en glace) : sur les graphiques on indique par une ligne la limite 0 °C.
•100 °C correspond à la température de l'eau qui bout
L'humidité extérieure (ou hygrométrie extérieure)
Il faut distinguer :
•l'humidité absolue : correspondant à la quantité d'eau présente dans un certain volume d'air
•l'humidité relative : correspondant au rapport (exprimé en %) entre l'humidité absolue et la quantité maximale d'eau qui pourrait être contenue dans le même volume à la température donnée. C'est toujours
l'humidité relative qui est affichée dans les tableaux et graphiques.
L'humidité extérieure est mesurée avec un hygromètre électronique intégré au support du thermomètre. Comme pour la température, les minima-maxima sont affichés avec la date et l'heure d'enregistrement.
Une humidité de 100 % correspond à un air saturé de vapeur d'eau (brouillard). Une humidité nulle n'existe pas. On "ressent" assez facilement l'humidité de l'air :
•en été une "chaleur humide" empêche la transpiration, on "suffoque".
•en hiver un "froid sec" est beaucoup plus supportable qu'un "froid humide" qui imprègne les vêtements et refroidit le corps.
La pression atmosphérique
L'air qui nous entoure est "pesant". La pression atmosphérique en un lieu donné correspond au poids d'une colonne d'air dont la hauteur est comprise entre le sol et la limite de l'atmosphère. La hauteur de cette colonne diminue avec l'altitude ce qui fait diminuer la pression atmosphérique.
Au niveau de la mer (altitude = 0 m) la pression atmosphérique moyenne est équilibrée par une colonne de mercure de 760 mm de hauteur. On exprime la pression atmosphérique en hectopascals (hPa) ou anciennement en millibars (mbar) : 760 mm sont équivalents à 1013 hPa ou 1013 mbar (rapport 3/4). Vous trouverez sur les graphiques mesurant la pression atmosphérique une ligne à 1013 hPa qui constitue la limite entre les basses pressions (ou dépressions) et les hautes pressions (ou anticyclones). Sur les cartes météo les "lignes isobares" délimitent les zones géographiques d'égales pressions.
L'appareil servant à mesurer la pression atmosphérique est le baromètre. Le baromètre est en général installé à l'intérieur de la maison.
Etalonnage du baromètre : la pression atmosphérique diminue avec l'altitude. Pour pouvoir comparer ses relevés avec ceux effectués par ailleurs, il est nécessaire de ramener la pression au niveau 0 c'est-à-dire au niveau de la mer. A basse altitude la pression diminue en moyenne de 1 mm chaque fois que l'on s'élève de 12 m. (par exemple : à 180 m d'altitude la pression diminue d'environ 15 mm soit 20 hPa). On peut aussi étalonner précisément son baromètre en se calant sur la station Météo France la plus proche.
•La pression absolue correspond à la pression atmosphérique réelle mesurée en un lieu donné.
•La pression relative correspond à la pression atmosphérique corrigée par l'effet "altitude" : dans tous les tableaux et graphiques on affiche toujours la pression relative
Exemple : ma station météo est située à une altitude de 198 m. Cette altitude engendre une diminution de pression de 23,3 hPa par rapport au niveau de la mer (j'ai retenue la valeur que m'indique mon logiciel WSWin 32 : se reporter au descriptif de ma station météo). J'ai étalonné ma station météo en conséquence : lorsqu'elle mesure une pression absolue de 999,1 hPa elle affiche une pression relative de 1022,4 hPa.
Le baromètre : indicateur du temps qu'il va faire.
Le plus important à regarder sur un baromètre, c'est la variation de la pression atmosphérique. Les tendances météos s'affichent sur la station en fonction de la variation de la pression atmosphérique. Mais attention ! il ne faut jamais prendre ces indications comme une certitude du moment: il peut très bien pleuvoir quand le baromètre indique du beau temps et l'inverse est vrai également. Donc, méfiance des icones (pluie, soleil,...) que vous verrez sur l'un ou l'autre des tableaux ou graphiques ! Ils indiquent simplement la tendance et non pas que le temps qu'il fait momentanément.
Par contre si la pression chute à moins de 970 hPa il est à peu près sûr qu'une tempête se prépare; si la pression monte au-dessus de 1040 hPa il est quasiment certain que le beau temps s'installe.
Pluie
Le pluviomètre est un réservoir "gradué" qui sert à mesurer les précipitations ( pluie, neige, grésil, grêle) à un endroit donné. Il faut impérativement que le pluviomètre soit placé dans un endroit dégagé afin de pouvoir récupérer toutes les précipitations. Lorsque celles-ci sont sous forme solide (neige, grésil, grêle) il faut attendre qu'elles soient fondues pour être mesurées, ce qui fausse un peu les relevés . Il faut également éviter de placer le pluviométre en plein soleil car en général après la pluie vient le beau temps et il se peut qu'une partie des précipitations (surtout s'il s'agit d'une faible quantité) soit perdue par évaporation.
L'unité de mesure de la pluviométrie est le mm. Un millimètre d'eau correspond à un litre réparti sur un mètre carré, on peut aussi mesurer les précipitations en l/m². En France, il tombe en moyenne environ 600 mm de pluie par an.
Le pluviomètre électronique fonctionne de la manière suivante :
•l'eau est recueillie dans le récipient puis se vide dans un petit auget
•lorsque l'auget est plein, il bascule et se vide
•chaque basculement est enregistré de manière électronique et transmis à la station : un basculement correspond à 0,518 mm de pluie. Lorsque la pluie est très faible il faut parfois attendre longtemps avant que l'auget se remplisse, on remarquera qu'il pleut dehors alors que la station n'affichera rien.
L'affichage des précipitations sur la station météo se fait sur 1 heure, sur 24 heures, sur la semaine, sur le mois ou au total. Ces données sont reprises dans les tableaux et graphiques qui indiqueront également le maximum de précipitation ainsi que le nombre de jours de pluie (attention aux relevés qui peuvent être faussés lorsque la neige reste stockée pendant plusieurs jours dans le réservoir puis subitement, lors d'un redoux, se met à fondre).
Vitesse du vent
Le vent provient d'un déplacement d'air de zones à hautes pressions vers des zones à basses pressions.
La vitesse du vent est mesurée avec un anémomètre : c'est une petite hélice située sur l'axe de la girouette, donc toujours dirigée face au vent.
Il faudrait normalement mesurer la vitesse du vent à 10 m au-dessus du sol et dans un endroit totalement dégagé. En effet le vent est dévié et freiné au contact du sol.
L'unité de mesure sur terre est le m/s ou le km/h ou encore le Beaufort (Bft) dont voici l'échelle de 1 à 12 :

Les 2 unités de mesure (km/h et Bft) sont indiquées indifféremment sur les tableaux, graphiques et diagrammes.
Les mesures de la vitesse du vent relevées par la station comprennent néanmoins certaines limites qu'il faut prendre en considération pour l'analyse :
•l'emplacement de l'anémomètre : il est placé à 0,50 m au dessus du toit et à environ 4,50 m du sol. Il n'est pas "aux normes" mais il est plus intéressant de connaître la vitesse du vent à cette hauteur que celle à 10 m du sol.
•le système de mesure : la station enregistre la vitesse du vent toutes les 15 mn. Il s'agit bien d'une mesure instantanée et non pas d'une moyenne; or la vitesse du vent peut varier de manière importante et rapide. Une rafale au moment précis où la vitesse est enregistrée peut modifier les données.
Direction du vent
La direction du vent correspond au point d'où il souffle : par exemple si on parle d'un vent du sud cela signifie qu'il vient du sud et souffle dans la direction opposée c'est-à-dire vers le nord.
La direction du vent est mesurée par la girouette, couplée comme nous l'avons vu précédemment à l'anémomètre qui mesure la vitesse du vent.
La direction du vent est exprimée :
•en degrés de cercle par rapport au nord. Ainsi : un vent de nord = 360°, un vent de d'est = 90°, un vent de sud= 180°, un vent d'ouest= 270°, ..
•ou en direction selon la table de correspondance suivante :

Les limites énoncées plus haut pour la mesure de la vitesse du vent s'appliquent également pour l'indication de la direction du vent, notamment lorsque de fortes rafales font "tourbillonner" la girouette.