Classification des sites d’observation d’organismes ...ccrom.meteo.fr/ccrom/IMG/pdf/Presentation_classification_2012_stag... · Possibilité de forte dérive du capteur : étalonnage

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Classification des sites d’observation

d’organismes partenaires

[email protected]

ENM/IMO

27septembre 2012

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Source ENM/IMO et Grégoire Cayez

3

Sommaire

1. Généralités

2. Facteurs influant sur la qualité d’une mesure

3. Description de la classification environnementale• Température/Humidité• Précipitations • Vent• Rayonnement

4. Travaux pratiques :• Méthode de relevés de masques• Détermination de la classe du site

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1. Généralités

Météorologie : connaissance de l’état physique de l’atmosphère

Définitions

Modèles prévision numérique : équations thermodynamiques et mécanique des fluides => prévision, recherche

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1. Généralités

Mesures de base nécessaires aux modèles (sol et altitude) : vent, pression, température et humidité

Besoin en mesures additionnelles :Prévision locale, climatologie, suivi situations en temps réel …

⇒ Échanges de données avec des partenaires

⇒ Diversité des besoins et contraintes

⇒ Besoin de mise en place de méthodes homogènes de travail

Besoins en observations

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1. Généralités

Météo-France a pour mission de surveiller l’atmosphère, l’océan superficiel et le manteau neigeux, d’en prévoir les évolutions et de diffuser les informations correspondantes.

Il met en œuvre un système d’observation, de traitements des données, de prévision, d’archivage et de diffusion lui permettant d’accomplir ses missions.

=> assurer la gestion et la maintenance du réseau d’observation météorologique, avec pour objectif d’en garantir la qualité métrologique

Missions de Météo-France

7

1. Généralités

Définitions

• Un point de mesure : lieu géographique d’implantation d’un instrument destiné à mesurer un paramètre d’état atmosphérique ou observer un phénomène caractéristique du temps sensible.

• Un poste de mesure : ensemble cohérent de points de mesures instrumentés + centrale d’acquisition installés sur un site.

• Le site est la « configuration du lieu et du terrain où s’élève un poste de mesures, et la manière dont il est situé du point de vue de son utilisation »(cf. Le Robert)

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Chaîne de mesureGrandeurs à mesurer

sonde

capteur capteur capteur

conditionneur conditionneur conditionneur

multiplexage

transmission

Stockage base de données

Utilisateur Observateur

Prévisionniste

Instruments parc, piste …

Station automatique

1. Généralités

9

Réseau de mesure

Concentration des données

Données des capteurs Site 1

SA 1

Données des capteurs Site n

SA n


SA 5


SA 4


SA 3


SA 2

Diffusion des données

Stockage des données

1. Généralités

10

La métrologie à Météo-France

Laboratoire de Métrologie Direction des Systèmes d’Observation Météo France ( DSO/LM)

� fonctionne selon système qualité (norme ISO 17025),

� accrédité par l’organisme COFRAC,

�étalonnages : conformes norme X 07-015 (métrologie), dans les domaines de la température, de la pression et de l’humidité pour les instruments du réseau.

1. Généralités

11

Diversité d’échelles spatio-temporelles des phénomènes météorologiques

� Échelle moyenne (synoptique) Circulation générale des masses d’air sur plusieurs centaines de km, pendant plusieurs heures, voire plusieurs jours.=> réseaux nationaux et internationaux

� Petite échelle (Méso-échelle)Quelques km ou dizaine de km, quelques heures.=> réseaux régionaux et départementaux (particularité géographiques locales).

� Micro-échelleQuelques centaines de m, pendant quelques minutes (ex: turbulence).

1. Généralités

Notion d’échelle et de réseau d’observation

12

1. Généralités

Notion d’échelle et de réseau d’observation

MOIS

JOUR

HEURE

MINUTE

SECONDE

ANNEE

TOURBILLONSTURBULENTS

( C.L.A. )

1 10 10 m

TOURBILLONSDE

RAFALESPOUSSIERE

2

CUF

TORNADES

NUAGESD'ONDE

VENTSREGIONAUX

BRISES

MICRO-ECHELLE

ECHELLE

AEROLOGIQUE

MESO-ECHELLE

ECHELLEPLANETAIRE

CIRCULATIONATMOSPHERIQUE

ONDESLONGUES

PERTURBATIONS

ECHELLESYNOPTIQUE

10 3 10 4 10 5 10 6 10 7

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Normalisation des appareillages et des procédures (OMM) :=> limiter l’influence de l’environnent de mesure=> comparer les mesures dans le temps et l’espace

Mesures assimilées dans modèles de prévision numéri que.=> Suivi du déplacement et prévision d’évolution du phénomène.

1. Généralités

Échelle moyenne - Mesures synoptiques de référence

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Note 35 :Qualité requise pour les données fournies par les postes du réseau Radome : alimentation des bases de données opérationnelles et institutionnelles de Météo-France (surveillance, alerte ou prévision).

données quotidiennes / horaires± 5 % / ± 10 %Rayonnement

précipitations liquides / solides± 5 % / ± 10 %Précipitation

vitesse / direction± 10 % / ± 10°Vent

sur toute la gamme d’humidité (5 à 100 %) et de température (-20 °C à 40 °C)

± 6 %Humidité

± 0,1 °C sonde ± 0,1 °C acquisition ± 0,4 °C abri (extrêmes en particulier)

± 0,5 °CTempérature

CommentaireErreurs toléréesParamètre

1. Généralités

15

Sommaire

1. Généralités


3. Description des classifications• Température/Humidité• Précipitations • Vent• Rayonnement


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• représentativité du site : erreurs de mesures dues à l’environnement du site souvent supérieures aux erreurs instrumentales � => Note 35 « Classification environnementale d’un site »

• instruments et méthodes de mesure : caractéristiques intrinsèques des systèmes

• opérations de maintenance (dont étalonnage) nécessaires au maintien en conditions nominales de fonctionnement.⇒ Note 37 « Classification de performance maintenue », Météo-France 2010


Qualité finale des mesures liée à :

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⇒ représentativité à petite échelle (influence de l’environnement proche).

⇒ classe 1 : normes de l’OMM, 5: inacceptable . Chaque point de mesure d’un site (lieu d’implantation de l’instrument) possède sa propre classification.

⇒ classification d’un site : ensemble des classes aff ectées aux différentes mesures (souvent de niveau différent).

⇒ La classification est revue périodiquement : l’environnement évolue.


Classification d’un site de mesure

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Classe A : Recommandations OMM ou incertitude actuellement atteignable, lorsqu’elle est supérieure. Recommandations OMM tirées de l’édition 7 du guide CIMO (WMO n°8). Maintenance et étalonnage organisés pour maintenir cette incertitude sur le terrain et dans le temps.

Classe B : Plus réaliste que l’OMM. Spécifications avec bon rapport « qualité/prix »plus abordables en pratique. Maintenance et étalonnage organisés pour maintenir cette incertitude sur le terrain et dans le temps.

Classe C : Spécifications et/ou méthodes étalonnage, contrôle et maintenance plus lâches que pour la classe B . Une maintenance et l’étalonnage sont organisés .

Classe D : Spécifications plus lâches que pour la classe C ou maintenance et étalonnage non organisés .

Classe E : Inconnu.

Classification pour performances maintenuesQualité et maintenance - étalonnage

19


Classification pour performances maintenues

E

D

C

B

A

1 2 3 4 5

Rêve ?

Correct

Encore utilisable

Est-ce réellement utilisable ?

Il y a encore de l’espoir

20

Sommaire

1. Généralités




21

Abris Stevenson à persiennes

Abris à coupelles (ventilation naturelle)

Abris à ventilation forcée

3. Description des classifications

Température – HumiditéCapteurs en équilibre avec l’air ambiant

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⇒ abri protège capteurs du rayonnement :

� tellurique : plancher abris .� solaire

– Matériau réfléchissant ou surface blanche– Plusieurs réflexions avant que rayons atteignent capteur .

⇒ Capteur ventilé = capteur en équilibre avec l’air

� Ventilation naturelle : efficace si vent > 1m/s. Vitesse vent intérieur abri réduite par facteur 3 à 10 / extérieur.

� Ventilation forcée ( 2,5 à 10 m/s).

Capteurs en équilibre avec l’air ambiant

60³ (Extérieur)(Intérieur)

5,5 cm

Ventilationnaturelle

Vent horizontalVent horizontal


Température – Humidité

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TempératureLe thermomètre à mercure

24

variation de la résistance

0

50

100

150

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

températures

rési

stan

ces

R(T)

84,27

123,44

y = 0,3914x + 99,979


TempératureLes thermorésistances : la Pt100

25

Classe B :

Classe A :

Classe 1/3 A :

( )θθ .005,03,0 +±≤∆

( )θθ .002,015,0 +±≤∆

( )θθ .002,015,03

1 +±≤∆

Erreur inférieure à 0,6°C



A Météo-France on utilise la classe 1/3A


TempératureClasses de précision des Pt100

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Sur l’ensemble de la chaîne (gamme –40°C à +60°C) :

• incertitude liée à la sonde u²sonde => 1/3A, +/-0,09°C max (pour 60°C),

• incertitude liée à l’acquisition u²Acq => +/-0,1°C

• incertitude liée à la conversion analogique/numérique u²résol => codage sur 1024

On a donc : u²totale = u²sonde + u²Acq + u²résol

L’incertitude totale garantie de la chaîne de mesure : +/-0,15°C

Incertitude sur la chaîne de mesure de T


Température

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psychromètrecrécelle

psychromètrefixe

Tw

TMousseline

imbibée d’eau

réserve en eaudistillée

double écranmétallique

Les psychromètres


Humidité

28

Électrode supérieure

Film polymère

Isolant électrique

Électrodes inférieures

Substrat

Les sondes capacitives


Humidité

29

capuchon et filtre protecteur

conditionneur-transmetteur(électronique de mesure)

- génération de la fréquence d’oscillation- linéarisation du signal et conversion

en courant 4-20mA (35DE) ou tension 0-1V (45D)- compensation en température



Humidité

30

Temps de réponse rapide

Possibilité de forte dérive du capteur : étalonnage annuel

Temps de désaturation pouvant s’étendre jusqu’à 3 heures in situ

Influence de l’abri sur la mesure de l’humidité ambiante

Incertitude de ± 6% (erreur d’étalonnage, justesse du capteur, dérive, influence de la température, réversibilité, abri, système d’acquisition…) => une sonde peut indiquer 95 % d’humidité en présence de brouillard



Humidité

31

Recommandations OMM

environnement de l’abri : - la mesure représentative de l’air libre dans un périmètre aussi

étendu que possible autour de la station d’observation. - Terrain plat, exposé normalement au soleil et au vent, pas trop

proche d’arbres, de bâtiments ou d’obstacles. Pas de surfaces bétonnées trop proches.

Hauteur de mesure et mesure représentative- hauteur de 1,25 à 2 m au-dessus du sol.

(hauteur sonde ou bouche d’aspiration)

Les abris météorologiques : Environnement et hauteur de mesure


Température – Humidité


32

• Terrain avec un dénivelé inférieur à19°

• Sol recouvert d’herbe dont la hauteur est inférieure à 10 cm

• Capteur à plus de 100 m de zone gênante (bâtiments, aires bétonnées, parking,étendues d’eau)

• Pas d’ombre portée pour une hauteur du soleil supérieur à 3°

S : surface des sources de chaleur

Classe 1

Température – HumiditéClassification des sites de mesure


33

• Terrain d’un dénivelé inférieur à 19°• Sol recouvert d’herbe dont la hauteur est inférieur à 25 cm• Capteur entre 30 et 100 m de zone gênante (bâtiments, aires bétonnées, parking,étendues d’eau)• Pas d’ombre portée pour une hauteur du soleil supérieur à 5° S : surface des sources

de chaleur

Classe 2


3. Description des classifications3. Description des classifications

34

erreur de 1°C ?

Sol recouvert d’herbe dont la hauteur est inférieur à 25 cm

Capteur entre10 et 30 m dezone gênante (bâtiments,aires bétonnées, parking, étendues d’eau)

Pas d’ombre portée pour une hauteur du soleil supérieur à 5° S : surface des sources

de chaleur

Classe 3



35

erreur de 2°C ou plus?

Capteur à moins de 10 m d’une zone gênante (bâtiments, aires bétonnées, parking, étendues d’eau)

Ombre portée pour une hauteur du soleil supérieur à 5°

Classe 4



36

erreur de 5°C ou plus?

Capteur au milieu d’une zone gênante (bâtiments, aires bétonnées, parking, étendues d’eau)

S : surface des sources de chaleur

Classe 5



37

Mesure : Incertitude globale de mesure de 0,2 °C

Sonde de température avec une incertitude < 0,05 °C, en conditions de laboratoire, sur la gamme de mesure.

Incertitude du système d’acquisition < 0,02 °C.

Abri ventilé artificiellement de haute performance.

Maintenance : Étalonnage annuel en laboratoire de la sonde de température.

Température Classification de performance maintenue


Classe A

38

Mesure : Incertitude globale de mesure de 0,5 °C

Sonde de température avec une incertitude < 0,25 °C (correspond à la classe A de la norme IEC 751).

Incertitude de l’acquisition < 0.1 °C.

Abri avec des caractéristiques connues et une sur-estimation de Tx(maximum quotidien) < 0,15°C dans 95% des cas.

Maintenance : Étalonnage en laboratoire de la sonde de température tous les 5 ans .



Classe B

39

Mesure : Incertitude globale de mesure de 1 °C

Sonde de température avec une incertitude < 0,4 °C, dont la conception permet une bonne stabilité dans le temps (e.g. sonde au Platine).

Incertitude de l’acquisition < 0.2 °C.

Abri avec des caractéristiques connues et une sur-estimation de Tx(maximum quotidien) < 0,3°C dans 95% des cas.

Maintenance : non spécifié .



Classe C

40

Mesure : Incertitude globale de mesure > 1 °C

Incertitudes de la sonde de température ou du système d’acquisition plus grandes que pour la classe C.

Abri inconnu ou jugé non « acceptable » (par exemple, sur-estimation de Tx> 0,7°C dans 5% des cas).

Maintenance : non spécifié .



Classe D

41

Performance et maintenance inconnues



Classe E

42

Mesure : Incertitude de mesure de 3%

Performance vérifiée sur la gamme d’humidité relative et de température typiques de l’emplacement des stations de mesure.

Incertitude du système d’acquisition < 0,2 %.

Maintenance : Étalonnage tous les 6 mois , dans un laboratoire accrédité .

HumiditéClassification de performance maintenue


Classe A

43

Mesure : Incertitude de mesure de 6% , sur la gamme de température typique de la station (e.g. –20°C .. +40°C en France métropolitaine).

Incertitude du système d’acquisition < 1 %.

Maintenance : Étalonnage annuel , dans un laboratoire accrédité .



Classe B

44

Mesure : Incertitude de mesure de 10% , sur la gamme de température typique de la station (e.g. –20°C .. +40°C en France métropolitaine).

Incertitude du système d’acquisition < 1 %.

Maintenance : Étalonnage bisannuel .



Classe C

45

Mesure : Incertitude de mesure > 10% , sur la gamme de température typique de la station (e.g. –20°C .. +40°C en France métropolitaine).

Ou

Maintenance : Étalonnage inexistant .



Classe D

46

Performance et maintenance inconnues



Classe E

47

Les précipitations sont les produits solides ou liquides résultant de la condensation de la vapeur d’eau qui tombent des nuages ou qui passent directement de l’air au sol sur lequel ils se déposent.

Elles comprennent la pluie , la grêle , la neige , le grésil , la bruine , le givre , la rosée , la gelée blanche et les précipitations de brouillard .

Précipitations Définitions OMM


48

L’unité de mesure : (OMM)

La quantité de précipitation atteignant le sol est représentée en termes de profondeurverticale d’eau qu’elle aurait si elle couvrait une projection horizontale de la surface du sol. On la mesure en millimètre , avec une résolution recommandée de 0,2 mm .

Les chutes de neige sont également représentées par l’épaisseur de la neige fraîche couvrant une surface horizontale unie, donnée en cm avec une résolution de 0,2 cm.

Précipitations Définitions OMM


49

Nombreux hydrométéoressolides précipitants : grêle, neige, grésil ;solides de dépôt : givre, gelée blanche ; liquides précipitants : pluie, bruine, précipitations de brouillard ;liquides de dépôt : rosée.

Conditions de mesures très différentes pour une seule grandeur de sortie attendue : lame d’eau au sol

Choix de l’appareil de mesure : compromis à faire prenant en compte la fréquence d’occurrence de chacun de ces paramètres au lieu de mesure.

Précipitations Contraintes de mesures


50

Contrainte à la mesure : gamme d’intensité des précipitations,Contrainte lors de l’exploitation des résultats : étendue spatiale des précipitations

Convectives

Stratiformes

Intenses sur une zone réduite

Plus faibles sur une large zone

Précipitations 2 types de pluies


51

Précis-mécanique

Degréane R01 3060

Précipitations Pluviomètres


52

Mesure ponctuelle.=> peut être spatialisée par interpolation,Choix des points de mesure :

Une erreur à la mesure ponctuelle est ensuite amplif iée et propagée lors de la spatialisation, il est donc indispensable de la minimiser avec des choix adaptés de sites de mesure et de capteurs.

– Grille régulière : risque conditions mesures inadéquat (ex : haut colline),– Lieux facilement accessibles à l’observateur (observation manuelle) => « déserts » d’observations,– Définition de l’environnement de mesure pour classer la qualité des sites (solution retenue projet RADOME).

Précipitations Pluviomètres


53

Mesures avec RADAR de précipitation :regroupement des images en mosaïque

Précipitations Les RADAR


54

Détection de particules solides ou liquides par ondes électromagnétiques .

Système émetteur envoie des impulsions électromagnétiques de forte puissance et de courte durée Pémission=106 W.

Obstacle réfléchissent ces ondes dans toutes les directions

Système récepteur intercepte le signal rétrodiffusé Pdétectable=10-9 W.

Analyse de ce signal : localiser et de caractériser la cible.

λλλλσσσσ

r

Précipitations Les RADAR – Principe de fonctionnement


55

Une surface (traversée par les précipitations)

S

Un collecteur : rassembler quantité

précipitante

Un système de mesure : compter la hauteur d’eau

HAUTEUR de précipitationS

Vh =

Précipitations Le pluviomètre – Principe de fonctionnement


56

Cône de section 1000 ou 400 cm2

augets basculants(mesure du volume d'eau)

résistance chauffante(fonte de la neige)

évacuation avec crépine (protection contre les insectes)

crépine

Précipitations Le pluviomètre – Principe de fonctionnement augets basculeurs


57

déflecteur

AB

butoir contacteur électrique

mercure butée réglable

Précipitations Le pluviomètre – Principe de fonctionnement augets basculeurs


58

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

0 50 100 150 200

Intensité en mm/h

Déf

icit

en %

Précis-Mécanique SocrimaDegréane pesée

Pertes en fonction de l’intensité => effet surremplissage aux fortes intensités.

Précipitations Le pluviomètre – Évaluation de l’erreur de surremplissage


59

diamètre réel de la bague

diamètre efficace de captation

VENT

Trajectoire des gouttes

Précipitations Le pluviomètre – Cause d’erreurs : LE VENT


60

Mc Cready - 1960 - pluvio cylindrique bague de 2000 cm2)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Vitesse du vent (km/h)

Déf

icit

(%

)

pluieneige

Précipitations Le pluviomètre – Cause d’erreurs : LE VENT


61

≤ 19°

d ≥ 2h

h

Site ≤ 26,5°≥≥≥≥ 10°

ObstacleSite

19°

Classe 1

Classe 2 (erreur 5%?)

Précipitations Classification des sites de mesure


62

Classe 3 (erreur 10 à 20%?)

Classe 4 (erreur >20%?)

> 30°

h

d < h

Site > 45°

Site

≤ 30°

h

d ≥ h

Site ≤ 45°

Site



63

Classe 5 (erreur >50%?)

Site ≤ 14°



64

Mesure : Incertitude de mesure de 5% ou 0,1 mm (incertitude atteignable).

Résolution de mesure ≤≤≤≤ 0,1 mm

Si existantes, les erreurs liées à l’intensité des précipitations sont corrigées.

Utilisation d’un brise-vent .

Maintenance : Contrôle quotidien du cône de captation pour les pluviomètres en utilisant un.

Si pluviomètre à augets, étalonnage tous les 6 mois .

Précipitations Classification de performance maintenue


Classe A

65

Mesure : Incertitude de mesure de 5% ou 0,2 mm .

Résolution de mesure ≤≤≤≤ 0,2 mm

Si existantes, les erreurs liées à l’intensité des précipitations sont corrigées ou au moins connues.

Maintenance :

Pour les sites avec personnel, contrôle hebdomadaire du cône de captationpour les pluviomètres en utilisant un.

Pour les sites isolés sans personnel, contrôle au moins semestriel du cônede captation pour les pluviomètres en utilisant un.

Si pluviomètre à augets, étalonnage semestriel .



Classe B

66

Mesure : Incertitude de mesure de 10% ou 0,5 mm .

Erreur en fonction de l’intensité inconnue.

Maintenance : Si pluviomètre à augets, étalonnage avec une période ≤≤≤≤ 18 mois .

Une maintenance préventive est définie et appliquée.



Classe C

67

Incertitude de mesure > 10%

ou

pas de méthode de contrôle et de réglage définie

ou

pas de maintenance régulière organisée .



Classe D

68

Performance et maintenance inconnues.



Classe E

69

Le vent en surface


70

T=10 mn

Échelle infra-synoptique

T=2 mn

Échelle aérologique

déplacement de la particule(vent moyen)

Valeur moyenne :

• lisse les extrêmes.

• beaucoup moins variable dans le temps mais aussi dans l’espace.

Temps pour la moyenne => représentativité spatiale et temporelle du phénomène

Le vent en surface


71

Le vent en surface Mesure et acquisition


72

1t

dvu =+

A B

dVent (vitesse v)

Onde sonore(vitesse u) A B

dVent (vitesse v)

Onde sonore(vitesse u)

2t

dvu =−

(u = 344 m.s-1 à 20 C°)

A récepteur, B émetteur :A émetteur, B récepteur :

+=

21

11

2 tt

du

−=

21

11

2 tt

dv

403

2uTson =

Le vent en surface Anémomètres ultrasoniques


73

o 1-Do 2-Do 3-Do Cartésien et polaireo Sortie liaison série RS-232o Meilleurs résultats en-dessous de 40 m.s-1

o Résolution de 0,01 m .s-1

o Fréq. d’échantillonnage de 10 à 20 Hz

Utilisés sur station BATOS

Le vent en surface Anémomètres ultrasoniques


74

OMM => capteurs à 10m au dessus du sol sur un terrain dégagé .

OMM : vent de surface = vent qui soufflerait à une hauteur de 10m sur un site de longueur de rugosité égale à 0,03 m . => vent de référence : conditions exactes de mesure connues.

La classification des sites de mesure du vent est double :

• Détermination des obstacles pouvant perturber la mesure.

• Détermination des classes de rugosité du terrain environnant.

Terrain dégagé : surface où obstacles (hauteur h) situés à distance d = 10h

Le vent en surface Critères d’installation


75

Davenport - 1960 et Wirienga - 1980d = distance à l’obstacle, h = hauteur de l’obstacle

C la s s ed e

te r ra in

D e s c r ip t io n d ute r ra in

z 0 e nm è tre s

1 m e r o u v e r te , « fe tc h » > 5 k m 0 ,0 0 0 2

2 te r ra in s b o u rb e u x p la ts , n e ig e ;p a s d e v é g é ta t io n , p a s d ’o b s ta c le

0 ,0 0 5

3 te r ra in p la t o u v e r t ; h e rb e , ra re so b s ta c le s iso lé s

0 ,0 3

4 c u l tu re s b a sse s ; la rg e s o b s ta c le so c c a s io n n e ls : d /h > 2 0

0 ,1 0

5 c u ltu re s é le v é e s ; o b sta c le sd isp e rsé s 1 5 < d /h < 2 0

0 ,2 5

6 te r re s c lô tu ré e s , b u isso n s ,o b s ta c le s n o m b re u x : d /h ≈≈≈≈ 1 0

0 ,5

7 c o u v e r tu re ré g u l iè re p a r d e la rg e so b s ta c le s (fa u b o u rg s , fo rê ts)

(1 ,0 )

8 c e n tre d ’u n e v i l le a v e c d e sb â tim e n ts d e d if fé re n te s h a u te u rs

? ?

Le vent en surface Longueurs de rugosité


76

≥ 10°

Obstacle large

≥ 15 largeurs

largeur

Obstacle mince

55m 100m

5,50 m2 m

20m

siteh

d≥ 10h (site ≤5,7°)

5,50 m100 m

on néglige h< 2m sur un rayon de 100m

Classe 1

Le vent en surface Classification sites : obstacles


77

≥ 10°

Obstacle large

≥ 15 largeurs

largeur

Obstacle mince

100m

3 m30m

siteh

d≥ 10h (site ≤5,7°)


Classe 2 (erreur 10% ?)



78≥ 10 largeurs

largeur

≥ 10°

Obstacle large

siteh

d≥ 5h (site ≤11.3°)


50m

10 m4 m

20m

Classe 3 (erreur 20% ?)



79

h ≤ 10 m

≥ 60°

Obstacle large

siteh

d≥ 2.5h (site ≤21.8°)


62.5m

25 m

6 m15m 40m

16 m

Obstacles Classe 4 (erreur 30% ?)



80

siteh

d≥ 2.5h (site ≤21.8°)


62.5m

25 m

8 m

25m

10 m

Obstacles Classe 5 (erreur >40% ?)



81

Mesure :Vitesse du vent : incertitude de 10% (ou 0,5 m/s).

Seuil de démarrage ≤≤≤≤ 0,5 m/s

Direction du vent : incertitude de 5 °.

Paramètres vent calculés conformément aux recommandations OMM : échantillonnage à 4 Hz, rafales sur 3 secondes .

Maintenance : Contrôle annuel des roulements , pour les anémomètres tournants.

Étalonnage annuel .

Vent Classification de performance maintenue


Classe A

82


Seuil de démarrage ≤≤≤≤ 1 m/s


Paramètres vent calculés conformément aux recommandations OMM, avec les tolérances suivantes : échantillonnage minimum de 1 Hz, rafales sur une période ≤≤≤≤ 3 secondes.

Maintenance : Contrôle annuel des roulements , pour les anémomètres tournants



Classe B

83


Seuil de démarrage ≤≤≤≤ 2 m/s


Maintenance : Contrôle bisannuel des roulements de l’état mécanique des capteurs et remise en état si nécessaire.



Classe C

84

Vitesse du vent : incertitude > 15% (ou 1 m/s).

Seuil de démarrage > 2 m/s

Direction du vent : incertitude > 20 °.

Ou

Pas de maintenance organisée.



Classe D

85




Classe E

86

Rayonnement global

Rayonnement diffus

Rayonnement direct

Le rayonnement en surface


87

G’ = Da’+ I’.sin γ

(normale)

γ

(sol)(sol)

DirectDirect

II’’Diffus de Diffus de

l'atmosphl'atmosph èèrere

DaDa’’

Diffus du solDiffus du sol

DsDs’’

GlobalGlobal

GG’’

en W/m2

Le rayonnement en surface


88

14 thermocouples => 28 lamelles de Manganine-Constantan :potentiel thermoélectrique 36,1 mV/°C

Tc = soudures chaudesTf = soudures froides

support en laiton

3. Description des classificationsLe rayonnement en surface Thermopile de Moll

89

n thermocouples en étoile: V = n.k.(Tc -Tf )

Thermopile du CM11 : 96 thermocouples (PtPd/AuPd) imprimés sur support céramique en filmes couche épaisse.

» potentiel thermoélectrique : 33,4 m V/°C

Tf = soudures froidesTc = soudures chaudes V


Le rayonnement en surfaceThermopile en étoile

90

Héliographe à fibre optique

Héliographe Campbell(ancien)


Le rayonnement en surfaceMesure durée d’insolation : les héliographes

91

Classe 1

2° 5°

5° 7°

Pas d’ombre portée

Pas d’ombre portée

Pas d’obstacle >= 5°pour éviter le rayonnement réfléchiet masquer le diffus

Pas d’obstacle >= 7°pour éviter le rayonnement réfléchiet masquer le diffusClasse 2


92

Obstacle sur moins de 30%de la course de l’astre solaire

< 30% du temps

Obstacle sur au moins 30%de la course de l’astre solaire

>= 30% du temps

7° 10°

Classe 3

Classe 4 Classe 4


93

Mesure : Pyranomètre de classe 1 (ISO).

Incertitude de 5% en cumuls quotidiens.

Capteur ventilé .

Maintenance : Étalonnage bisannuel

Entretien régulier (au moins hebdomadaire ou quotidien en cas de dépôt de litho-météore)

Rayonnement Classification de performance maintenue


Classe A

94


Incertitude de 5% en cumuls quotidiens.

Capteur non ventilé .

Maintenance : Étalonnage bisannuel

Pour les sites avec personnel, entretien régulier (hebdomadaire).

Pour les sites isolés sans personnel, entretien semestriel.



Classe B

95


Capteur non ventilé .

Maintenance : Étalonnage tous les 5 ans .

Pas de nettoyage régulier.



Classe C

96

Incertitude > 10% pour les cumuls quotidiens

Ou

Capteur n’utilisant pas une thermopile

Ou

Pas de maintenance organisée.



Classe D

97




Classe E

98

� Qualité finale de la mesure liée à :

� instruments et méthodes de mesures

� maintenance et étalonnage

� représentativité du site ⇒ adapter implantation capteurs au besoin propre (zone

représentative)

� Classifier les paramètres d’un site au sens Météo (échelle synoptique, note 35) pour échanges de données.

� Un paramètre de classe 4 n’est pas forcément une mauvaise mesure, il peut être bien adapté à son utilisation.

� Information utile aux météorologistes.

� Suivre les évolution de site, éviter les ruptures de séries de données : améliorer la classe d’un site peut entraîner une rupture dans la série de données …

⇒ Importance de garder en mémoire l’historique des changements

Synthèse

99

Sommaire

1. Généralités




100

Application du mode opératoire :

METHODES SIMPLIFIEES DE CLASSIFICATION D’UN SITE

Note 35 : relevé des angles de site, distances et hauteurs obstacles

⇒ Jumelles équipées de télémètre laser et compas magnétique + logiciels (≈10K€)

⇒ méthode simplifiée : cadre technique moins contraignant

4. Travaux pratiques

� Méthode de relevé de masque

� Détermination de la classe du site

101

Suivre la procédure du document AIDE A LA CLASSIFICATION D’UN SITE.

Utiliser les diagrammes de sites pour y reporter les obstacles pour chaque paramètre (précipitations, vent).

Classer différents sites pour chacun des paramètres.

4. Travaux pratiques

Méthode simplifiée : application mesure précipitations et températures

102

Masques solaires : http://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php?lang=fr

103

Masques solaires : http://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php?lang=fr

104

Masque d’horizon : température

105

Vue aérienne ou satellitaire

106

Calcul de la température de l’air à l’aide

d’un anémomètre ultrasonique

Annexe

La vitesse du son :

avec et

Ainsi

soit

soniqueRTu γ=

4.1=

=

γ

γv

p

C

C

KkgJR //85.287=

R

uTsonique γ

²=

308

²uTsonique =

Documents

Classification des sites d’observation d’organismes ...ccrom.meteo.fr/ccrom/IMG/pdf/Presentation_classification_2012_stag... · Possibilité de forte dérive du capteur : étalonnage