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La mesure de pluie



La quantité totale de précipitations atteignant le sol est représentée par l'épaisseur équivalente qu'aurait une lame d'eau uniforme sur une surface horizontale. La hauteur des précipitations est exprimée en mm et indique la quantité en litre sur une surface de un mètre carré.

Il faut implanter ces capteurs avec attention, car, s’ils sont situés près d’obstacles comme des arbres ou des bâtiments, les perturbations occasionnées par ces obstacles sont sources d’erreurs. Une règle commune est d’implanter le capteur à une distance minimale égale au double de la hauteur de l’obstacle.

Les recherches effectuées sur les perturbations occasionnées par le capteur lui-même montrent que celui-ci fait obstruction aux mouvements de l’air et que le collecteur de pluie de par sa forme en entonnoir, engendre des turbulences parasites. Le résultat est que la mesure de la pluie faite à un mètre de hauteur est généralement inférieure à la hauteur réelle précipitée au sol. Dans beaucoup de cas, ce phénomène n’est pas pris en compte, mais il peut être corrigé par une formule mathématique en fonction du sens et de la force du vent. On peut aussi mesurer la pluie au sol avec un pluviomètre type SNOWDON dont la grille autours de la bague réceptrice minore les effets du vent. On obtient des résultats corrects avec cette méthode mais elle n’est guère appliquée. La norme de l’OMM (Office Mondial de Météorologie) est de placer la bague collectrice à un mètre de la surface du sol.

Il est possible de mesurer les précipitations selon différentes méthodes :
 
 

Le pluviomètre à lecture directe (totaliseurs) est un récipient composé de deux éléments : le collecteur (normalisé) et le récepteur. Le récepteur est gradué en mm.
 

Les pluviographes à augets basculeurssont les plus simples et les plus répandus des appareils enregistreurs. Ce sont des enregistreurs d'évènements qui sont bien adaptés pour la transmission des informations à distance.

Deux augets basculent tour à tour lorsque tombe une quantité déterminée de pluie. Lors du basculement, une impulsion est créée (par relais Reed ou ampoule à mercure) et transmise.



Les pluviographes à siphon utilisent le principe du flotteur pour l'enregistrement de la hauteur d'eau. Ces appareils sont basés sur la translation verticale d’un flotteur dans une colonne de mesure. La pluie est captée par l’intermédiaire d’un collecteur calibré et est stockée dans la colonne de mesure. La capacité de ce type de capteur est illimitée car lorsque la colonne est pleine d’eau, un siphon vide automatiquement l’eau. Ce capteur n’a aucune pièce en mouvement excepté le flotteur de mesure qui est relié à un enregistreur à tambour, mais présente, entre autres, l’inconvénient de ne pas enregistrer la pluie pendant le siphonage de la colonne d’eau.

Le pluviographe à pesée mesure le poids de la précipitation qui est enregistré en continu.

Le radar pluviométrique procède par observation des échos provoqués par la réflexion du faisceau radar sur les gouttes de pluie. Il est ainsi possible d'évaluer en temps réel l'intensité de l'averse et sa distribution spatiale et de prévoir la quantité de pluie sur la surface concernée.
 

Il existe aussi des détecteurs de précipitations (le début et la fin) qui peuvent être équipé de façon à ne pas être sensible à la rosée ou au gel.


 2t1.gif (3874 octets)Mesure des précipitations

On distingue différentes sortes d'instruments de mesure des précipitations :

Les pluviomètres totalisateurs donnent la quantité de pluie tombée pendant une certaine période et captée par un réservoir en forme de cône. La lecture est directe, sur une échelle graduée.


Le pluviomètre totalisateur à "temps court" type SPIEA (Syndicat Professionnel des Industries des Engrais Azotés) est réalisé en matière plastique transparente et sa paroi porte directement la graduation permettant la mesure. Doté d'un entonnoir définissant une surface de réception de 400 cm²,  il est doté   percé en son fond et d'un seau conique de 3,5 l.
Le pluviomètre totalisateur à temps long type "tube à neige". Il est formé d'un tube en Plexiglas rigide et translucide. Un mètre flexible, gradué en mm, collé sur la partie extérieure permet de mesurer la hauteur d'eau recueillie dans le tube.

Des erreurs de mesure de la pluviométrie interviennent avec ces instruments, du fait des déficits de captation liés à l'inclinaison de la pluie et la forme du pluviomètre. Ces phénomènes sont expliqués dans la rubrique "grandeurs mesurées par les pluviomètres".

Les pluviographes enregistreurs à augets basculeurs fournissent les pluviogrammes qui donnent l'évolution des précipitations au cours du temps, à un pas de temps donné.
Le dispositif est constitué par deux augets de section triangulaire , accolés par l'un de leur côté. Ils peuvent tourner autour d'un axe horizontal (voir le pivot  sur la figure ci-dessous).
summer.jpg (19289 octets) Mécanisme simplifié d'un pluviographe à augets basculeurs

Source : Summer, 1988

Les augets possèdent deux positions de repos symétriques. Lorsqu'il pleut, l'auget se remplit progressivement et à cause de sa section triangulaire, le centre de gravité de l'ensemble mobile se déplace et entraîne le basculement en position basse et l'auget se vide, remplacé par un autre. Les augets entraînent un petit aimant qui à chaque basculement passe en face d'un interrupteur à lames souples et ferme un contact, ce qui enregistre le mouvement sur le papier du tambour ou déclenche un compteur.
Pour mesurer la quantité de pluie tombée, il suffit donc de compter les fermetures de contact et pour connaître l'intensité des précipitations, il faut mesurer le temps séparant deux basculements.

Il existe d'autres modèles de pluviographes :


Dans les pluviographes à siphon, l'eau collectée est stockée jusqu'à un seuil critique où un dispositif de siphonage s'amorce, évacuant l'eau recueillie.
Dans les pluviographes à pesée, le poids du récipient collecteur est enregistré en continu.

Installation des appareillages

plui_hydro.jpg (23981 octets) Placés au ras du sol, les pluviomètres mesurent la pluie hydrologique, qui peut être supérieure à la pluie météorologique pour les pluies inclinées par rapport au pluviomètre, comme l'illustre le schéma ci-contre. Dans le cas d'une pluie verticale,  la surface de captation correspond à la surface réceptrice réelle avec les deux types de pluviomètres. Sur un terrain en pente, si la pluie est inclinée, la surface de réception d'un pluviomètre météorologique devient elliptique et les deux types de pluviomètres donnent des résultats différents. Le principal "défaut" des pluviomètres placés au ras du sol est qu'ils fournissent une information plus précise que les pluviomètres traditionnels qui ne peut donc pas être comparée à des mesures ordinaires.

Grandeurs mesurées par les pluviomètres

Une des principales causes d'erreur dans la mesure des précipitations avec un pluviomètre est la variation de son coefficient de captation avec la vitesse du vent. La quantité d'eau captée peut ainsi être sous-estimée de 3% à 30%.

erreur_pluvio.jpg (24044 octets)

Schéma des déficits de captation des différents pluviomètres- d'après Guyot, 1997
D'autres erreurs de mesure proviennent de l'inclinaison des gouttes de pluie par rapport au pluviographe, selon la pente du terrain sur lequel il est installé.

pente_pluvio.jpg (24089 octets)

Erreurs de captation dues à l'inclinaison de la pluie pour un terrain horizontal ou incliné 

Source : Roche 

Pour éviter les pertes par évaporation,  le seau récepteur est rempli d'une quantité d'huile suffisante pour former une couche de 5 mm au-dessus de l'eau.

Il est très difficile d'estimer la hauteur des chutes de neige. Les mesures des nivomètres  - pluviomètres dotés d'entonnoirs agrandis - sont très approximatives du fait des variations de densité de la neige liées à la plus ou moins grande présence d'air. On admet, comme moyenne, qu'1 cm de neige équivaut à 1 mm de pluie.

Copyright © 1999 Jean Melounou
Dernière révision de la page: 20 November 1998