Détecteur d’occurrence de précipitations

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Un détecteur d’occurrence de précipitations est un appareil qui détecte la présence d'hydrométéores et en détermine le type (pluie, neige, bruine, etc.) et l’intensité. Il fonctionne sur un principe similaire à un radar bistatique, notant le passage des gouttelettes, ou flocons, entre un émetteur et un capteur. Ces instruments sont utilisés pour simuler l'observation prise par un observateur humain dans les stations météorologiques automatiques. Ils permettent un signalement rapide de tout changement de type et d'intensité des précipitations mais comportent des limitations d'interprétation.

Principe[modifier | modifier le code]

Il existe au moins deux types d'appareils :

  • Le détecteur à diode électroluminescente (DEL) est formé d'un émetteur pointant vers un récepteur, comme dans l'image. Le capteur mesure la variation de scintillation du signal infrarouge passant entre les deux et l'analyse comme la grosseur des particules tombant dans cet espace et leur vitesse terminale de chute. L'appareil utilise le principe qu'à la fréquence de lumière infrarouge émise s'ajoute des fréquences supplémentaires qui dépendent du diamètre et de la vitesse de chute des cibles passant dans le faisceau. L'analyse de l'intensité de certaines plages de fréquences du signal reçu permet donc d'extraire ces informations[1] ;
  • Le POSS (Precipitation Observation Sensor System) est un petit radar Doppler bistatique. L'émetteur vise vers le haut à un certain angle et d'un récepteur orienté vers le volume sondé qui capte le signal rétrodiffusé par les hydrométéores et autres particules réfléchissantes dans son volume de détection[2]. L'appareil peut mesurer ainsi la vitesse de chute des cibles par l'effet Doppler et son intensité. Puis un analyseur fait une moyenne pondérée des 15 derniers sondages sur une minute pour en tirer les informations significatives.

Avec la vitesse de chute et la grosseur des particules, il est alors possible de déterminer le type de précipitations (la pluie tombe beaucoup plus vite que les flocons de neige par exemple) avec un tableau de contingence. Le détecteur signalera le type de précipitation ayant la plus importante population dans les échantillons[2]. Cependant, dans certains cas, les caractéristiques de deux types de précipitations peuvent être similaires (bruine et neige tombe à une vitesse très proche l'une de l'autre), ou il peut y avoir un mélange de précipitations (ex. pluie et neige fondante).

Pour raffiner la détection en cas d’ambiguïté, ces appareils utilisent la température du point de rosée (ou, si elle est manquante, la température ambiante) et la sortie du détecteur de givrage. Ainsi, si le détecteur identifie de la neige et de la bruine à un point de rosée ambiant supérieure à 1 °C, il la classera comme de la bruine, et sous −1 °C, ce sera de la neige[2]. Lorsque ces données supplémentaires ne permettent toujours pas de faire la différence (ex. si le point de rosée de l'exemple précédent est entre −1 °C et 1 °C), le type est alors rapporté comme « inconnu ». Le détecteur de givrage va également servir à déterminer si de la pluie ou de la bruine sont verglaçant lorsque la température est sous le point de congélation.

L’intensité instantanée des précipitations est calculée par l'intensité de la scintillation (capteur à DEL) ou la réflectivité (POSS). Elle est rapportée comme très faible, faible, modérée ou forte[2].

Fréquence des signalements[modifier | modifier le code]

Les stations automatiques rapportent selon un horaire régulier qui dépend de leur utilisation, la plupart rapportant à chaque heure. Cependant, elles vont émettre un rapport spécial si l'un ou plusieurs de leurs capteurs détecte un changement significatif des conditions météorologiques. De tels spéciaux sont émis quand des précipitations d’intensité au moins faible débutent ou cessent, ou que le type de précipitation change.

Le détecteur d’occurrence des précipitations prend des échantillons toutes les minutes et le système de traitement de la station automatique les mémorise pendant 15 minutes. Il y aura émission d'un spécial lorsqu'au moins trois détection de précipitations est fait en 15 minutes pour le début, si au moins 12 minutes se passe sans précipitations, ou si la variation d'intensité correspond à un changement significatif.

Limitations[modifier | modifier le code]

Le détecteur ne signale pas le temps présent, seulement le type et l'intensité des précipitations. La station automatique doit être munis d'autres capteurs pour détecter la foudre des orages ou les obstacles à la visibilité. Il ne fait donc pas[2] :

  • La distinction entre les averses et les précipitations continues ;
  • Le détail des précipitations mixtes, donnant seulement celle dominante ;
  • De signalement sur les précipitations dans le voisinage, seulement à l’endroit du capteur.

Les fausses observations de précipitations par un détecteur d’occurrence des précipitations sont généralement dues à[2] :

  • De l'interférence par des ondes de radiofréquence ou lumineuses ;
  • Des oiseaux ou insectes passant dans le faisceau ;
  • De la poussière, de la neige ou du sable soulevé par le vent ;
  • Des bulles thermiques.
  • Des situations ambigües où le tableau de contingence ne peut déterminer correctement le type.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « A Multisensor Approach to Detecting Drizzle on ASOS », Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, American Meteorological Society, vol. 20, no 6,‎ (DOI 10.1175/1520-0426(2003)020%3C0820:AMATDD%3E2.0.CO;2, lire en ligne)
  2. a, b, c, d, e et f « Système d'observation météorologique automatisée - AWOS », Service météorologique du Canada (consulté le 18 mars 2015)