dossier sur les precipitations

Les précipitations
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LES PRECIPITATIONS
1. GENERALITES SUR LES PRECIPITATIONS
Un nuage est un ensemble de goutte lettes d’eau et/ou de cristaux de glace en suspension dans
l’a tmos phè re d u fa it de leu r fa ib le masse volumiq ue, de la ré sis tan ce de l’air e t des
mou vemen ts as cen dan ts exis ta n t da ns l’a tmosphè re, auss i fa ib les so ien t-ils .
Lorsque le poids de ces gouttelettes d’eau vient à être plus important que les forces
qui les maintiennent en suspension, ces gouttes précipitent.
Le caractère d’une précipitation est défini par :
- sa nature ( pluie, bruine, grêle, neige, … )
- son caractère ( continu, intermittent, averse )
- son intensité ( faible, modérée, forte )
On mesure les quan tités de p ré cipitatio ns tombées a ve c un pluviomètre g radué e n fon ctio n de
sa su rfa ce de ré cep tion des p ré cip ita tions .
L’un ité de mesu re es t le millimè tre 1 mm = 1 litre d’eau / m²
1 mm = 10 tonnes d’eau / hectare
Intensité des précipitations :
Faible inférieure 3 mm / heure
Modé rée de 4 à 7 mm / heure
Forte supé rieure 7 mm / heure
1. MESURE DES PRECIPITATIONS
On pou rra it cro ire qu ’une f ois tombée , la p luie n’in té re sse plus le mé téo ro log is te. Faux , ca r e lle
représente une nouvelle source d’humidité au sol qui s’évaporera de nouveau au-dessus du sol
pour se re froidir e t former des nuages ou du brouillard. De plus, les précipita tions sont un
élément important du cycle de l’eau qui lui même est primordial pour comprendre, prévoir les
formations des perturbations et autres phénomènes météorologiques ( brouillard, … ).
On utilise donc des pluviomètres pour recueillir les quantités de pluies
tombées, mesurées en mm de hauteur.
Cette unité est liée en fait à la surface de réception du pluviomètre.
1 mm = 1 litre d’eau / m² soit 10 tonnes d’eau / ha !

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Basculement pour 0,2 mm
P ré cis io n: < 8 % selo n in te ns ité
Dans le futu r, les p lu viomè tres a u tomatiq ues
se ront e nco re plus pe rfectionnés e t pourront
dé te cte r la na tu re des p ré cip ita tio ns ( b ru ine ,
ne ige , pluie … )
2. LES RADARS METEOROLOGIQUES
RADAR = RAdio Detection And Range
Un radar émet des ondes électromagnétiques dont une petite partie va revenir après
avoir toucher une cible. Les radars mé téorologiques sont utilisés dans le domaine de la
détection à distance des zones de pré cipitatio ns. Ces « ra dars précipita tions » fournissent des
informations sur l’intensité mais aussi sur la quantité des précipitations sur une zone
do nnée.
Remarque :
Le dé velo ppement actuel des radars pe rme t de re co nstitue r le profil ve rtica l de la température
ou du vent ( radar ST )
En 200 2, le ré se a u d e ra d a rs p ré cip i ta t io ns de Mé téo - F ra n ce ( ARAMIS ) co uvre l’ensemble du
territoire français avec 19 radars :
Abbeville Arcis Bollène Bordeaux Bourges
Brest Collobrières Falaise Grèzes Lyon
Na ncy Nimes Opoul Plabennec Saint Nizier
Sembadel Toulouse Trappes T re illiè res
Les rada rs mé téo ro log iques p ré cip ita tions o n t une lon gueu r d ’onde a ctuellemen t en tre 5 e t 10
cm et leur rayon d’action de détection est de l’ordre de 200 km, ma is 100 km pour ce qui
est de donne r une intensité .
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2.1 PRINCIPE DE LA MESURE :
1. Emission d’une onde
électromagnétique
par le radar
2. Cette onde
traverse une
zone de
précipitations
mais une partie
est rétro
diffusée
3. Une infime
p
artie du si
g
nal
rétro diffusé est re
ç
u en
retour
ld
r
Ut × c
2
r =
L’onde se déplace à la vitesse de la lumière
c . Pendant la durée Ut, elle a parcouru la
distance 2r ( aller-retour ).
L’émission représente quelques centaines
de kilowatts. Une infime partie de ce signal
émis est reçue sur la parabole du radar
( quelques µW ).
La baisse de ce signal est fonction de la
nature des précipitations, de leur intensité,
de leur distance …
to to + Ut/2 to + Ut
Radar MELODI Radar RODIN
λ = 10,7 cm λ = 5,2 cm
P = 700 kW P = 250 kW
δ = 1,8 ° δ = 1,3 °
λ
= longueur d’onde du faisceau
électromagnétique
δ = angle du faisceau
Le MELODI est meilleur que le RODIN.
Cependant, il pose des problèmes du fait
de sa longueur d’onde élevée, il faut une
parabole de diamètre plus grand ce qui
entraîne une plus grande prise au vent
δ

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2.2 SOURCES D’ERREUR DE LA MESURE RADAR
Non détection des précipitations dans les basses couches en portée limite
Difficulté de repérer des précipitations comme la bruine et la neige :
⇒ fa ib le ré tro d iffus ion
Zones masquées :
⇒ pa r le re lief
⇒ fortes pré cipita tions masquant une autre zone de pluie
Echos fixes :
⇒ aggloméra tion urbaine à prox imité du rada r,
⇒ re l ief
Sous estimation des précipitations liées à un nuage étroit
Propagation anormale des ondes électromagnétiques
⇒ ionisatio n de ce rtaines co uches a tmosphé riques
⇒ forte inversion de température
Phénomènes de bandes brillantes aux alentours de l’isotherme 0°C
⇒ asso ciation de cristaux de glace et d’ea u surfondue
Les informations fournies par les radars précipitations sont très utiles et efficaces
mais il convient cependant d’être prudent du fait de ces sources d’erreurs.
I l fa ut do nc re co upe r les in fo rma tions fou rnies pa r les ra da rs a ve c d ’au tres in fo rma tio ns
( images satellites, observations humaines )
2.3 RADARS EMBARQUES DANS LES AVIONS
Ils sont très utiles en vol et permettent d’avoir une information en temps réel sur les zones
de fortes précipitations qui sont souvent liées à des zones de turbulence. Ils permettent
éga lement de dé te cte r des Cb. En e ffe t, ces nuage s sont souve nt liés à de fo rtes p ré cipita tio ns
à caractè re o rageux. Les é chos de ces ce llules o rageuses possèdent une signature très
caractéristique.
////////////
non
détecté
////////////
détecté
/ / / / / /
Signal atténué après le
passage de cette zone de
fortes précipitations
Le signal est
une première
fois rétro diffusé

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Rappe lo ns qu’un nuage est un e nsemble de minuscules gouttele ttes d’eau, de crista ux de
gla ce , mainte nus en suspension dans l’air pa r la résistance de l’air, pa r de fa ibles mouvements
ascendants.
Pour qu’une précipitation se produise, il faut donc un accroissement considérable de
la taille des éléments présents dans les nuages, leur poids devenant alors suffisant
pour vaincre ces forces d’agitations. Ce phénomène s’appelle Précipitation et s’explique
par de ux processus ...
3. MECANISME DES PRECIPITATIONS
3.1 L’EFFET BERGERON
Du nom du météorologiste Norvégien qui a mis en évidence ce phénomène en 1933
97% des précipitations à nos latitudes
prennent naissance dans des nuages à
température négative où coex is ten t à la fo is
crista ux de gla ce , m inuscules goutte le ttes d’eau
surfondue.
Le cristal de glace va jouer le rôle de noyau de condensation. Il va y avoir, po ur des
raisons physiques, co ndensa tion autour des cristaux de gla ce , évapo ra tion des gouttele ttes
d’eau, soit au total un transfert d’eau vers les cristaux qui vont grossir. Lorsque la masse
critique du cristal est suffisante, il précipite, traverse des couches où la température redevient
positive ( le plus souve nt assez épaisses pour fondre ) e t si la durée de chute le pe rmet, il fond
: c’est la pluie !
Le diamètre des gouttelettes d’eau constituant un nuage varie entre 2 et 200 µm.
L’effet Bergeron permet d’amener leur diamètre autour des 100 µm pour les plus petites.
Remarque : 97 % de s pré cipita tions à nos latitudes pro vienne nt de
nuages dont le sommet est à température négative. Les images
satellites infra-rouge vont donc fortement nous intéresser, car elles
nous pe rme ttent de connaître la tempé ra ture du sommet des
nuages. Mais ce n’est qu’un élément.
Cependant, l’effet Bergeron a une vitesse limitée.
Alo rs qu’on rema rq ue so uvent des p ré cipita tions peu de temps après la forma tion d’un nuage
convectif ( Cu, Cb ), il faut donc conce voir un se cond processus qui accé lère le grossissement
des gouttelettes d’eau, c’est l’effet de coalescence ou de captation.
C ris ta l de g la ce Gouttelette d’eau
surfondue
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