Les précipitations sont les produits de condensation liquides ou solides de la vapeur d’eau qui tombent des nuages ou de l’air vers le sol. Cela comprend les précipitations de pluie, de grêle, de neige, de rosée, de gel, de givre et de brouillard. La quantité totale de précipitations qui atteint le sol au cours d'une période donnée est exprimée en termes de profondeur verticale d'eau (ou d'équivalent en eau dans le cas de précipitations solides) à laquelle il y a une projection horizontale de la couverture de la surface de la Terre. Les chutes de neige sont également exprimées par la profondeur de la neige fraîchement tombée et la surface horizontale nouvellement recouverte./1/
Un point de mesure des précipitations est utilisé pour déterminer les précipitations par unité de surface et par intervalle de temps qui tombent sur le sol à ce point. Grâce à une série de mesures de ce type effectuées au même endroit et en supposant une distribution continue de la surface, il est possible d'obtenir une estimation de la quantité totale d'eau de précipitation qui a été déposée.
Cette quantité est un élément important en hydrologie, climatologie et météorologie. Il est évident que la précision de mesure de l’estimation dépend de deux paramètres :
- Le premier facteur d’influence est la proximité du pluviomètre, qui mesure la quantité de précipitations, par rapport au champ de précipitations. C'est-à-dire, si la quantité de précipitations par unité de surface serait tombée sur le sol au point de mesure du pluviomètre (projection horizontale) si le pluviomètre n'avait pas été présent et
- deuxièmement, dans quelle mesure une série de pluviomètres répartis sur la surface d’un réseau de mesure peut représenter la masse totale des eaux de pluie. /2/
Un paramètre d’influence majeur dans la détermination de la quantité de précipitations par rapport à la projection horizontale est la vitesse du vent et le type de précipitations. Ainsi, les mesures de précipitations effectuées avec un pluviomètre non protégé dans une station de montagne conduisent à des valeurs mesurées plus faibles.
Pour corriger le paramètre du vent, divers systèmes de protection contre le vent ont été développés au cours des dernières décennies, et de nombreuses versions de ces systèmes sont utilisées dans le monde entier.
2. Systèmes de protection contre le vent
Voici les types de base les plus courants utilisés en Europe :
Dans les réseaux de mesure anglo-américains, on utilise des systèmes de protection contre le vent selon Alter (1937) versions 1 et 2. Le réseau de mesure ICOS constitue ici une exception. Le réseau de mesure ICOS exploité en Europe est équipé de systèmes de protection contre le vent selon la version 2.
Le brise-vent Tretiakov est recommandé comme brise-vent standard par l'OMM.
Dans les réseaux de mesure des services météorologiques européens, y compris russes, le système de protection contre le vent Tretiakov est utilisé dans des versions modifiées.
- Le système de protection contre le vent Tretiakov
Tretyakov (1952) a développé un bouclier similaire au Nipher sur la base de tests en soufflerie.
L'anneau brise-vent Tretiakov est également équipé de lattes métalliques verticales circulaires. Les lattes métalliques sont mobiles horizontalement et sont réunies de manière conique à la base du pluviomètre. Les lattes individuelles sont reliées entre elles par une chaîne, ce qui confère au système de protection contre le vent Tretjkov de très bonnes propriétés aérodynamiques.
1. Variantes du système de protection contre le vent Tretiakov pour utilisation avec des pluviomètres automatiques
Une distinction est faite dans l'application entre le brise-vent classique Tretiakov et le brise-vent Tretiakov pour pluviomètres automatiques.
Si l'on considère les différentes variantes du système de protection contre le vent selon Trtejakov, les critères de distinction suivants peuvent être formulés :
- CHMI
Le CMHI utilise actuellement le système de protection contre le vent Tretiakov aux hauteurs de mesure
- 100,0 cm
- 200,0 cm.
Le système se compose de 21 lattes lombaires, chaque latte mesure cm de long.
Pour éviter l’accumulation de neige, les lattes sont raccourcies.
Le matériau utilisé est l'aluminium ou le V2A.
- IMGW
L'IMGW utilise actuellement le système de protection contre le vent Tretiakov aux hauteurs de mesure
- 100,0 cm
- 200,0 cm.
Le système se compose de 21 lattes lombaires, chaque latte mesure cm de long.
Pour éviter l’accumulation de neige, les lattes sont raccourcies.
Le matériau utilisé est l'aluminium ou le V2A.
- DWD
Le DWD met actuellement en œuvre le système de protection contre le vent Tretiakov aux hauteurs de mesure
- 102,5 cm
- 152,5 cm
- 202,5 cm.
Le système est composé de 21 lattes. Chaque latte mesure cm de long.
Les lattes sont conçues pour éviter les dépôts de neige.
Le matériau utilisé est l'acier inoxydable V4A.
L'augmentation de la hauteur de mesure de 100 cm à 102,5 cm est basée sur les exigences de l'ICOSNET
- KNMI
Le KNMI utilise actuellement le système de protection contre le vent Tretiakov aux hauteurs de mesure
100,0 cm.
Le système se compose de 21 lattes, chaque latte mesure cm de long.
Pour éviter l’accumulation de neige, les lattes sont raccourcies.
L'aluminium est utilisé comme matériau.
- ROSHYDROMET
ROSHYDROMET utilise actuellement le système de protection contre le vent Tretiakov aux hauteurs de mesure
- 100,0 cm
- 200,0 cm
- 300,0 cm.
Le système est composé de 21 lattes profilées. Les lattes sont basées sur la recommandation stricte de l'OMM. Chaque latte mesure cm de long.
Il s'agit d'un brise-vent strict selon Tretiakov.
L'aluminium est utilisé comme matériau.
- Considérations sur les erreurs
Mesurer la hauteur
L'objectif est de réaliser des analyses d'erreurs relatives à l'influence de la hauteur d'installation du système de protection contre le vent et du taux de captage du pluviomètre.
Cas :
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Protection contre le vent |
Pluviomètre |
|
97,5 |
100 |
|
100 |
100 |
|
102,5 |
100 |
|
147,5 |
150 |
|
150 |
150 |
|
152,5 |
150 |
|
197,5 |
200 |
|
200 |
200 |
|
202,5 |
200 |
- Comportement dynamique
Prise en compte du comportement à des vitesses d'écoulement élevées.
Avec le pare-brise Tretiakov, des résultats de mesure représentatifs peuvent être obtenus si les instructions d'installation sont suivies.
Un brise-vent idéal devrait :
- (a) laminariser le flux d'air au niveau de l'ouverture de collecte du pluviomètre
- (b réduire la turbulence locale à l'entrée du pluviomètre
- (c réduire la vitesse du vent au niveau du pluviomètre, quelle que soit la hauteur d'installation
- (d) évite les injections
- (e) ne doit pas être recouvert de neige./2/
Les points sont remplis par le système.
Dans le système Tretiakov proposé ici, les lattes sont reliées par une sangle de tension et doivent être ajustées à une forme d'entonnoir à un angle d'environ 70°./3//4/ En raison de la conception et si les instructions de montage sont respectées, les processus dynamiques se déroulent de manière ondulatoire.
Les processus dynamiques dans le système de protection contre le vent sont illustrés ici en utilisant le système d'âge comme exemple : https://www.youtube.com/watch?v=ri1bXHV6VYI
En raison des effets dynamiques (turbulences) observés sur le brise-vent selon Alter et des exigences formulées dans /2/, le brise-vent a été développé par Tretiakov. L'objectif était d'améliorer les points ac.
Les effets des changements de hauteur souhaités sur les résultats de mesure sont indiqués dans le tableau suivant :
|
Position des lattes par rapport à la surface collectrice
|
Mod. Âge (g) |
Âge modifié I(g) |
|
1 pouce en dessous |
8,5 |
9.2 |
|
1/2 pouce en dessous |
8.8 |
9.3 |
|
À la même hauteur |
8,9 |
9.4 |
|
1/4 pouce au-dessus |
8,9 |
10.4 |
|
1/2 pouce au-dessus |
8.3 |
9,9 |
|
1 pouce au-dessus |
6.7 |
8,9 |
Essai comparatif en soufflerie avec de la sciure de bois provenant de modèles blindés du pluviomètre de Sacramento à différentes hauteurs d'installation des pales au-dessus de la surface collectrice du pluviomètre. /5/
Avec une élévation moyenne de 2,5 cm (0,98 pouce), une longueur de latte de 19 cm et la zone de capture de la jauge de Sacramento, on obtient une sous-capture estimée d'environ -0,5 à -1,0 mm.