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Dessins et plans | Météorologie | Radars météorologiques | Temps (météorologie) | Photographie | Précipitations (météorologie) | Nuages | Pluies | Condensation (météorologie) | abcd-cycle-eau | Cycle de l'eau | Orages | Évaporation (météorologie) | Neige | Verglas | Cumulonimbus | Stratocumulus | Observatoires météorologiques | Échelles | Géographique | ...
Carte mondiale des précipitations. Source : http://data.abuledu.org/URI/52fe4ef5-carte-mondiale-des-precipitations-

Carte mondiale des précipitations

Carte mondiale des précipitations : du bleu clair au bleu foncé, 0-300 mm ; 300-500 mm ; 500-700 mm ; 700-1000 mm ; 1000-2100 mm ; 2100-4200 mm ; 4200-6301 mm ; 6301-8401 mm ; 8401-10501 mm. Source : Paul Augé, 1928.

Cycle de l'eau. Source : http://data.abuledu.org/URI/5279567e-cycle-de-l-eau

Cycle de l'eau

Le cycle naturel de l’eau.

Cycle de l'eau. Source : http://data.abuledu.org/URI/5336d692-cycle-de-l-eau

Cycle de l'eau

Cycle de l'eau : évaporation, condensation, précipitation.

Cycle de l'eau à compléter. Source : http://data.abuledu.org/URI/5336d495-cycle-de-l-eau-a-completer

Cycle de l'eau à compléter

Cycle de l'eau à compléter : évaporation, condensation, précipitation.

Cycle de l'eau en couleurs à légender. Source : http://data.abuledu.org/URI/5336d76b-cycle-de-l-eau-en-couleurs-a-legender

Cycle de l'eau en couleurs à légender

Cycle de l'eau en couleurs à légender : évaporation, condensation, précipitation.

Formation de précipitations orographiques. Source : http://data.abuledu.org/URI/518bde8a-formation-de-precipitations-orographiques

Formation de précipitations orographiques

Formation de précipitations orographiques : Les précipitations stratiformes proviennent du soulèvement lent et à grande échelle de l'humidité qui se condense uniformément ; précipitations orographiques où le relief force les masses d'air à s'élever : les versants au vent sont alors très pluvieux, les versants sous le vent sont plus secs. Le foehn est une illustration de ce phénomène.

Super-réfraction de radar météorologique. Source : http://data.abuledu.org/URI/5232e4e2-superrefraction-de-radar-meteorologique

Super-réfraction de radar météorologique

Effet de la super-réfraction dans une atmosphère non standard sur le faisceau radar qui peut voir au-delà de l'horizon car le faisceau se recourbe vers le sol (ex. inversion de température) et qui peut noter des précipitations sous l'horizon. Il arrive souvent que des inversions de températures se produisent à bas niveau par refroidissement nocturne sous un ciel clair, ou en altitude par subsidence. Également, l'humidité peut être capturée près du sol et diminuer rapidement avec l'altitude dans une goutte froide sous un orage, en situation du passage d'air chaud sur de l'eau froide, ou dans une inversion de température. Ces différents cas changent la stratification de l'air. L'indice de réfraction diminue alors plus rapidement que la normale dans la couche en inversion de température ou d'humidité ce qui fait recourber le faisceau radar vers le bas. Si l'inversion est près du sol, le faisceau frappe celui-ci à une certaine distance du radar puis retourne vers ce dernier. Comme le traitement radar s'attend à un retour d'une certaine hauteur, il place erronément l'écho en altitude. Ce type de faux échos est facilement repérable, s'il n'y a pas de précipitations, en regardant une séquence d'images. On y voit dans certains endroits des échos très forts qui varient d'intensité dans le temps mais sans changer de place. De plus, il y a une très grande variation d'intensité entre points voisins. Comme cela se produit le plus souvent en inversion nocturne, le tout commence après le coucher du soleil et disparait au matin. L'extrême de ce phénomène se produit quand l'inversion est si prononcée (et sur une mince couche) que le faisceau radar devient piégé dans la couche comme dans un guide d'onde. Il rebondit plusieurs fois au sol avant de revenir au radar. Ceci crée des échos de propagation anormale en bandes concentriques multiples. Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Radar_m%C3%A9t%C3%A9orologique

Atténuation. Source : http://data.abuledu.org/URI/5232e82d-attenuation

Atténuation

Forte atténuation du signal lors du passage d'une ligne de forts orages au-dessus du radôme. Source : Environnement Canada. Toute onde électromagnétique peut être absorbée en passant dans un milieu quelconque car elle excite les molécules qui le composent. Cela peut donc enlever une partie des photons pour faire changer le niveau énergétique du milieu. L'air est très peu absorbant mais la molécule d'eau l'est. Plus la longueur d'onde porteuse du faisceau radar se rapproche de celle des gouttes d'eau (0,1 à 7 millimètres), plus le dipôle de ces molécules sera excité et plus l'onde sera atténuée par la précipitation rencontrée. En conséquence, les radars météorologiques utilisent généralement une longueur d'onde de 5 cm ou plus. À 5 centimètres, lors de pluies intenses, on note une perte de signal en aval de celles-ci sur l'image radar. L'atténuation est cependant de nulle à acceptable dans des précipitations faibles à modérées et dans la neige. C'est pourquoi la plupart des pays des régions tempérées (Canada et une bonne partie de l'Europe) utilisent cette longueur d'onde. Elle nécessite une technologie moins coûteuse (magnétron et de plus petite antenne). Les nations ayant une prédominance d'orages violents utilisent une longueur d'onde de 10 centimètres qui est atténuée de façon négligeable dans toutes les conditions mais est plus coûteuse (klystron). C'est le cas des États-Unis, de Taïwan et d'autres. Les longueurs d'onde de moins de 5 cm sont fortement atténuées, même par pluie modérée, mais peuvent avoir une certaine utilité à courte portée, là où la résolution est plus fine. Certaines stations de télévision américaines utilisent des radars de 3 centimètres pour couvrir leur auditoire en plus du NEXRAD local.

Bande brillante sur radar météorologique. Source : http://data.abuledu.org/URI/5232e922-bande-brillante-sur-radar-meteorologique

Bande brillante sur radar météorologique

En haut, CAPPI de 1,5km d'altitude montrent de forts échos radar, en jaune, parmi des échos plus faibles en vert. Dans la partie du bas, la coupe verticale à travers les données radar montre que ces intensités sont dues à la présence d'une zone de réflectivité plus intense se situant entre 1,5 km à 2,5 km d'altitude. Cette bande brillante est causée par de la neige fondante. Source: Meteorological Service of Canada (Environment Canada). Le retour de réflectivité est proportionnel au diamètre, au nombre et à la constante diélectrique de la cible. Entre un flocon de neige et une goutte de pluie de même masse, il y a une différence importante de ces trois variables. Ainsi le diamètre d'un flocon est beaucoup plus grand que celui de la goutte mais la constante diélectrique est beaucoup plus petite. Les flocons tombant plus lentement, ils ont une plus grande concentration que les gouttes mais celles-ci se combinent souvent par collisions pour donner de plus grosses cibles. Lorsque l'on tient compte de tous ces facteurs et que l'on calcule la réflectivité de chacune de ces deux cibles, on se rend compte que la différence est d'environ 1,5 dBZ en faveur de la goutte. Lorsque de la neige, en altitude, descend vers le sol et rencontre de l'air au-dessus du point de congélation, elle se transforme en pluie. Donc on s'attend à ce que la réflectivité augmente d'environ 1,5 dBZ entre une donnée radar prise dans la neige et une autre prise dans la pluie. À l'altitude où la neige commence à fondre, il y a cependant un rehaussement des réflectivités jusqu'à 6,5 dBZ. Qu'arrive-t-il? À ce niveau, nous avons affaire à des flocons mouillés. Ils ont encore un diamètre important, se rapprochant de celui des flocons de neige, mais leur constante diélectrique s'approche de celle de la pluie et ils tombent lentement. Nous avons alors les trois facteurs favorisant une plus grande réflectivité. Il en résulte une zone qu'on appelle la bande brillante. Dans les données radar, sur PPI ou CAPPI, qui croisent ce niveau, l'on verra alors un rehaussement des intensités des précipitations qui n'est pas réel. Utiliser les taux de précipitations contaminés par la bande brillante conduira donc à une surestimation des quantités de pluie au sol. Plusieurs techniques ont été développées pour filtrer cet artéfact par plusieurs services météorologiques. Le principe général est de repérer le niveau de la bande brillante et d'essayer d'utiliser les données dans la pluie sous celle-ci, si possible, ou sinon dans la neige au-dessus, mais avec correction.

Cumulonimbus supercellulaire. Source : http://data.abuledu.org/URI/52340488-cumulonimbus-supercellulaire

Cumulonimbus supercellulaire

Photo d'un orage supercellulaire avec le nom de ses différents attributs : sommet protubérant, enclume, cumulonimbus, nuage de flanc, nuage-mur, pluie ou grêle, tornade. Les courants ascendants à l'intérieur d'un cumulonimbus associé à un orage supercellulaire peuvent atteindre 45 m/s (soit 90 nœuds) ce qui correspond à la vitesse du vent associé à un cyclone tropical de faible intensité. De plus les turbulencess à l'intérieur du nuage peuvent être extrêmes et briser un aéronef. Il est donc extrêmement dangereux de voler à l'intérieur d'un tel monstre. Le système orageux se décompose en deux parties : à gauche se trouve la zone sans précipitation visible où la masse d'air est en ascendance généralisée et à droite la zone de précipitations où la masse d'air est entraînée dans un mouvement descendant. Entre les deux zones se trouve un nuage-mur qui est à l'origine de tornades. En outre, même les cumulus congestus associés à un orage supercellulaire peuvent être très dangereux. Des tornades peuvent être produites jusqu'à 36 km du noyau principal. Dans la zone ascendante, l'air a une flottaison négative et est aspiré par une zone de basse pression en altitude. Les turbulences sont annihilées. En particulier, dans la zone avant de la supercellule se trouve une ligne de flanc formée de cumulus congestus ou de petits cumulonimbus. Il est à noter aussi que la base des nuages de flanc est plus élevée que la base du cumulonimbus principal.

Cumulonimbus supercellulaire. Source : http://data.abuledu.org/URI/52340a0a-cumulonimbus-supercellulaire

Cumulonimbus supercellulaire

Vue conceptuelle d'un cumulonimbus supercellulaire légendée en français : 1) Une enclume à la tropopause — laquelle est une barrière au développement vertical du nuage. Elle s'étend loin de la cellule originale poussée par des vents horizontaux très forts. 2) Un sommet en dôme stratosphérique, dit sommet protubérant, qui dépasse l'enclume là où le courant ascendant se trouve et indique qu'il est assez fort pour vaincre l'inversion de température à la tropopause. 3) Des mammatus sous l'enclume, des protubérances nuageuses formées par l'air froid d'altitude descendant par poussée négative d'Archimède dans le nuage. Ils sont signe d'instabilité. 4) Dans le flanc arrière droit, derrière les précipitations, une tornade sous le nuage-mur (Wall-cloud). 5) Une ligne de flanc formée de petits cumulonimbus ou cumulus congestus engendrés par l'ascension de l'air chaud aspiré par l'ascendance principale. Des trombes terrestres le long du front de rafales peuvent se former. Elles sont dues à un phénomène de convergence.

Dunes du désert de Ténéré. Source : http://data.abuledu.org/URI/52d1c586-dunes-du-desert-de-tenere

Dunes du désert de Ténéré

Dunes du désert de Ténéré (Niger). Le désert du Ténéré fait partie des zones les plus arides au monde avec 12 mm de précipitations par an en moyenne et des températures maximales journalières supérieures à 40° cinq mois par an, relevées à la station météorologique de Bilma. Le Ténéré est caractérisé par ses ergs qui peuvent atteindre près de 300 mètres de haut et qui s'étendent sur des centaines de kilomètres. Le Grand erg de Bilma s’étend vers l’est à partir de l’oasis de Fachi jusqu’au Tchad. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9n%C3%A9r%C3%A9

Échelle de couleur de radar météorologique. Source : http://data.abuledu.org/URI/5232f131-echelle-de-couleur-de-radar-meteorologique

Échelle de couleur de radar météorologique

Expemple d'échelle de couleur associée avec une image de réflectivité pour un radar météorologique. On y retrouve l'intensité taux de précipitation et en correspondance en dBZ. En général, les images de réflectivité utilisent une variation de couleur similaire à celle de l’arc-en-ciel. Les intensités les plus faibles sont indiquée par le bleu pâle (cyan), les intensités modérées par le jaune et les fortes par le rouge puis le magenta. Les intensités peuvent être reliées à la réflectivité en dBZ ou à son équivalent en millimètres/centimètres par heure. Par exemple, les images disponibles sur le site du Service météorologique du Canada utilisent cette échelle : en hiver le violet représente le taux de précipitation le plus élevé (20 cm/h) alors que le bleu-vert du bas de l'échelle représente le taux le plus bas (0,1 cm/h). Durant les mois d'été, l'échelle de réflectivité est remplacée par celle des précipitations pluviales, en mm/h, qui va d'une trace à plus de 100 mm/h. Certains utilisateurs préfèrent cependant des codes numériques plus simples à interpréter. Ainsi, lorsqu'un pilote d'avion ou un contrôleur aérien décrivent l'intensité des échos de précipitations sur leur affichage radar, ils utilisent des niveaux : niveau 1 pour la précipitation faible, niveau 2 pour de la précipitation modérée possiblement reliée avec une basse visibilité et de la turbulence, niveau 3 pour de la pluie/neige forte reliée à des conditions de vol dangereuses. Certains affichages commerciaux indiquent le type de précipitations. Ainsi les images que l'on peut voir aux bulletins télévisés en hiver peuvent séparer les zones de pluie, de pluie verglaçante et de neige. Ceci n'est pas une information venant du radar mais une association avec les informations venant des stations météorologiques de surface. Un programme analyse la température, le point de rosée et le type de précipitation rapportés par les METAR sous une zone d'échos au radar et fait la division des zones. Cet analyse peut être améliorée en utilisant les données des modèles de prévision numérique du temps comme champ d'essai mais le tout reste sujet à des erreurs de lissage et ne tient pas compte des effets de petite échelle dans la distribution des types de précipitations (air froid emprisonné dans une vallée qui donne de la pluie verglaçante au lieu de pluie par exemple). Quand les données de double polarisation seront largement disponibles, une telle analyse sera plus fiable.

Éoliennes et radars météorologiques. Source : http://data.abuledu.org/URI/5232e74f-eoliennes-et-radars-meteorologiques

Éoliennes et radars météorologiques

La réflectivité (gauche) et la vitesse radiale (droite) retournées vers le radar BKUF (Buffalo, NY) par des éoliennes situées à environ 50 km au sud-est. Le programme de traitement des données peut éliminer les échos de sol et autres artéfacts car ceux-ci ont des généralement des vitesses nulles. Cependant, les pales des éoliennes tournent et leur vitesse n'est pas nulle. Ces échos sont donc affichés comme de vraies précipitations.

Formation d'un front de pluie. Source : http://data.abuledu.org/URI/518bdae7-formation-d-un-front-de-pluie

Formation d'un front de pluie

Simulation de formation d'un front de pluie.

Front d'orages : vue panoramique à angle d'élévation constant. Source : http://data.abuledu.org/URI/5232d227-front-d-orages-vue-panoramique-a-angle-d-elevation-constant

Front d'orages : vue panoramique à angle d'élévation constant

Image d'un front d'orages en réflectivité (en dBZ), vu sur PPI, (plan position indicator). Comme les données sondées par le radar se font à un angle d'élévation à la fois, les premières images ont été celles d'un affichage panoramique des données de chaque angle individuellement (PPI). Ce type de données doit être interprété en se rappelant que le faisceau radar s'élève au-dessus du sol à mesure qu'on s'éloigne du radar. Donc ce qu'on voit près du radar est à beaucoup plus bas niveau que ce que l'on voit à 200 km. Il en résulte qu'un nuage avec des taux de pluie élevé à 30 km du radar peut sembler diminuer ou augmenter d'intensité à mesure qu'il s'éloigne du radar. En fait, comme notre faisceau est plus haut dans le nuage au second temps, il regarde une autre section de ce dernier. Un PPI est également affligé de retours venant du sol près du radar car une partie de l'énergie émise se retrouve dans les lobes secondaires hors de l'axe du faisceau principal. Ceci donne de très forts retours qui peuvent être mal interprétés comme étant des précipitations fortes. USAGE : Tous les types de données: réflectivité, vitesse radiale et les différents champs de polarimétrie.

Ligne de grain (orages). Source : http://data.abuledu.org/URI/52340652-ligne-de-grain-orages-

Ligne de grain (orages)

Diagramme qui montre des coupes verticales et horizontales à travers une ligne de grain (orages). On y voit la circulation de l'air et les zones de précipitations.

Migration des oiseaux vue par radar. Source : http://data.abuledu.org/URI/5232e697-migration-des-oiseaux-vue-par-radar

Migration des oiseaux vue par radar

Migration des oiseaux vue par radar, le 29-8-2004 : En plus de la pluie, de la neige, du verglas et autres précipitations, le radar météorologique peut recevoir des échos provenant d'autres sources. Les principaux polluants des données sont les oiseaux, surtout en temps de migration...

Nimbostratus et courants d'air ascendants. Source : http://data.abuledu.org/URI/52340277-nimbostratus-et-courants-d-air-ascendants

Nimbostratus et courants d'air ascendants

Nimbostratus et forts courants d'air ascendants. Le nimbostratus est associé à des chutes continues de pluie, de neige ou de granules de glace qui atteignent dans la plupart des cas la surface terrestre. Sa base, floue à cause des précipitations, est grise et souvent sombre. Elle est fréquemment associée à des nuages bas déchiquetés, des pannus, soudés ou non avec elle.

Réflexion du faisceau radar par la grêle. Source : http://data.abuledu.org/URI/5232e9b9-reflexion-du-faisceau-radar-par-la-grele

Réflexion du faisceau radar par la grêle

Le faisceau radar est défléchi par la cible dans toutes les directions. En général, le retour venant de réflections multiples dans le nuage est négligeable. Dans certaines conditions où le cœur de précipitation est intense (comme la grêle), une partie de l'énergie envoyée vers le sol retournera au nuage et sera réfléchie vers le radar. On aura alors une réflection à trois corps. Comme cet écho arrive plus tard que l'écho initial du nuage (plus long trajet), il sera placé erronément à l'arrière des vrais échos de précipitations.

Réseau des radars météorologiques français. Source : http://data.abuledu.org/URI/523327ed-reseau-des-radars-meteorologiques-francais

Réseau des radars météorologiques français

Réseau des radars météorologiques français en 2006 : ARAMIS (Application Radar à la Météorologie Infra-Synoptique) est le nom du réseau de radars météorologiques de France qui comprend 24 radars de précipitations répartis sur le territoire de ce pays, y compris sur la Corse, plus 3 autres des pays voisins. L’ensemble des données recueillies et traitées par ARAMIS est disponible 24 heures sur 24 et renouvelé toutes les quinze minutes sur l’ensemble du territoire sous la forme d’une mosaïque des images de chacun de ces radars.

Station Meteo France de Mérignac. Source : http://data.abuledu.org/URI/56c3bea0-station-meteo-france-de-merignac

Station Meteo France de Mérignac

Station Météo-France de Mérignac (Gironde) et son radar des précipitations bande C à double polarisation.

Stratocumulus. Source : http://data.abuledu.org/URI/5233729f--stratocumulus

Stratocumulus

Masse de Stratocumulus (stratiformis perlucidus), illuminés de l'est. La cause la plus fréquente de leur formation réside dans l'existence d'une couche limite composée d'air stable qui surmonte les courants ascendants et vient ainsi freiner le développement vertical de nuages convectifs (ceux-ci ont alors tendance à s'étaler latéralement au niveau de cette couche en donnant naissance à un banc de stratocumulus qui, parfois, subsiste seul après que les nuages convectifs se sont désagrégés. Des bancs de stratocumulus peuvent aussi se former par soulèvement ou agitation convective de stratus ou bien, au contraire, sous l'effet de nuages plus élevés : épaississement des éléments constitutifs d'altocumulus, évolution d'un nimbostratus, action de la turbulence et de la convection dans les couches d'air humidifiées par l'évaporation des précipitations issues d'altostratus ou de nimbostratus.

Type de précipitations dans un blocage air froid. Source : http://data.abuledu.org/URI/518bdf78-type-de-precipitations-dans-un-blocage-air-froid

Type de précipitations dans un blocage air froid

Types de précipitations qui surviennent lors d'un blocage d'air froid (neige, grésil, pluie verglaçante, pluie) selon la structure thermique (bleu sous zéro degré Celsius et rouge au-dessus).

Types de précipitations dans un blocage d'air froid. Source : http://data.abuledu.org/URI/5234a46d-types-de-precipitations-dans-un-blocage-d-air-froid

Types de précipitations dans un blocage d'air froid

Types de précipitations qui surviennent lors d'un blocage d'air froid. Effet du passage de flocons de neige à travers des couches chaudes (rouge) et froides (bleu) de différentes épaisseurs ; de gauche à droite : neige, grésil, pluie verglaçante, pluie. Le grésil est généralement une période transitoire entre la neige et la pluie verglaçante. Il indique une situation dangereuse en altitude puisque qu'on y retrouve des gouttes de pluie surfondue qui peuvent geler au contact d'un aéronef et causer du givre. Au sol, ce type de grésil est en général peu dangereux bien que glissant. Cependant, comme il est très dense, il est très difficile de l'enlever à la pelle, surtout si les accumulations sont importantes au sol.