Les instruments minimum nécessaires
Le baromètre :
C’est l’instrument le plus utile au météorologiste. Il sert à mesurer la pression atmosphérique et permet par conséquent d’en suivre les variations.
Au niveau du sol, la pression atmosphérique moyenne est équilibrée par une colonne de mercure de 760 mm, soit 1 013,3 mb. La pression exprimée en millimètre de mercure est égale aux trois quarts de sa valeur en millibars. Les baromètres à mercure vendus dans le commerce sont le plus souvent conçus comme des éléments décoratifs, avec pièces de cuivre et bois travaillé.
Les baromètres d’appartement, les plus courants, sont des modèles " anéroïdes ", dont le cœur est une capsule métallique (dite " capsule de Vidie ") quasiment vide d’air. Un ressort évite son écrasement sous l’effet de la pression atmosphérique, mais ses légères déformations, amplifiées par un système de leviers, traduisent les variations de pression, indiqués par une aiguille se déplaçant devant un cadran gradé. Ce type de baromètre n’est pas toujours très fidèle, mais représente l’avantage d’être dix fois moins coûteux qu’un baromètre à mercure.
o Correction à apporter aux indications du baromètre : un baromètre ne doit pas être utilisé tel quel. La pression atmosphérique diminue en effet avec l’altitude et les valeurs qu’il indique sont donc différentes suivant l’altitude il est situé. Un baromètre non corrigé, s’il est placé à plus de 300 mètres d’altitude, ne peut indiquer le beau fixe. C’est pourquoi un baromètre peut également servir d’altimètre. Pour le ramener à la valeur standard, il faut augmenter la valeur indiquée de la baisse de pression correspondant à l’altitude du lieu. Pour cela, il faut agir sur la vis de réglage située à l’arrière (modèle anéroïde) ou déplacer vers le bas l’échelle de lecture (modèle à mercure). Le baromètre doit être étalonné en majorant la valeur indiquée d’un mm pour 12 ou 13 mètres d’altitude.
La girouette :
C’est généralement une flèche plane, fixée sur un socle mobile verticalement, des repères fixes indiquant la direction des quatre points cardinaux.
o Correction à apporter aux indications de la girouette : ce qu’il faut considérer, en réalité, ce n’est pas la direction du vent au sol, mais plutôt sa direction en altitude. Car la force déviante (force de Coriolis), due à la rotation terrestre, est affaiblie jusque vers 2 000 m d’altitude par le frottement de l’air contre le sol. Pour connaître le vent en altitude, la direction indiquée par la girouette doit ainsi être décalée d’un quart de tour dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Un vent d’ouest deviendra donc un vent de sud-ouest.
L’hygromètre :
Egalement indispensable pour la prévision du temps, il sert à mesurer le degré d’humidité de l’air. Les météorologistes distinguent l’humidité absolue et la quantité totale de vapeur d’eau qui peut-être contenue dans l’air, à la température du moment. Les hygromètres ne mesurent que l’humidité relative, exprimée en pourcentage.
Le thermomètre :
C’est sans doute l’instrument météorologique le plus utilisé. Dans son principe, il mesure la dilatation d’un liquide (parfois un solide), cette dilatation étant proportionnelle à la température. Les thermomètres sont de plusieurs types :
• Les thermomètres à alcool : de l'alcool coloré (rouge ou bleu) est contenu dans un petit réservoir et monte dans un fin cylindre de verre, devant une échelle graduée. Ce sont les thermomètres les plus courants, mais leur précision est généralement limitée à 1°C.
• Les thermomètres à mercure : ils fonctionnent comme les thermomètres à alcool, mais sont plus fidèles plus précis (1/10 de degré) et plus coûteux.
• Les thermomètres bilames : la température est indiquée sur un cadran devant lequel se déplace une aiguille actionnée par une spirale métallique ; celle-ci, constituée de deux rubans métalliques ayant des coefficients de dilatation différents, s'enroule plus ou moins suivant la température ambiante. Ce type de thermomètre est peu précis ; il est donc à déconseiller pour les relevés météo.
Le pluviomètre :
Cet instrument - qui ne peut évidemment être utilisé qu’à l'extérieur - mesure le volume des précipitations, qu'il s'agisse de pluie ou de neige. Il est très facile de réaliser un pluviomètre, puisqu'il s'agit simplement d'un entonnoir (ou d'un cylindre) se déversant dans un récipient amovible, gradué. Une précipitation de 10 mm signifie que, sur une surface horizontale et imperméable, l'eau aurait formé - en l'absence de toute évaporation une couche d'1 cm d'épaisseur. Si les précipitations sont solides (neige, grésil, grêle), on laisse fondre et on mesure ensuite.
• Pour accroître la précision de la mesure, il suffit d'amplifier la hauteur d'eau recueillie en la déversant dans un récipient (de préférence une éprouvette en verre gradué) dont la section est beaucoup plus faible que celle du collecteur. Il faudra bien entendu diviser la hauteur mesurée par le rapport des surfaces. Une mesure au millimètre près donnera une précision au dixième de millimètre si la surface de l'éprouvette est dix fois plus faible que celle du pluviomètre.
• Les pluviomètres des stations météo professionnelles sont plus perfectionnés. Ils comportent à l'intérieur un auget basculant qui actionne un signal électrique pour chaque millimètre d'eau recueilli. Ceci permet de connaître également le rythme de la précipitation.
L'anémomètre :
Cet instrument permet la mesure de la vitesse du vent. Il en existe de nombreux modèles: à coupelles, à hélices, à tubes à pression, sonores (par perturbation d'une émission d'ultrason) ou à fil chaud (par perte de chaleur autour d'un fil de platine).
L'anémomètre à fil chaud est le plus sensible, capable de détecter des sautes de vent dans des intervalles de temps inférieurs au centième de seconde. Mais ils sont réservés aux professionnels.
L’anémomètre courant comporte trois bras fixes, disposés à 120 degrés, et portant à leur extrémité une coupelle hémisphérique. L’ensemble est mobile, comme la girouette, sur un axe vertical. Le vent fait tourner les bras en s'engouffrant dans les coupelles, la mesure de la vitesse pouvant être effectuée au chronomètre, en comptant le nombre de tours sur un intervalle de temps donné ; l'une des coupelles doit être peinte d'une couleur voyante pour être repérable facilement. Le périmètre du cercle circonscrit par les coupelles, multiplié par le nombre de tours et divisé par le temps de la mesure (en secondes), donne la vitesse du vent en mIs. Une multiplication par 3,6 permet d'obtenir des km/h. Les anémomètres perfectionnés sont reliés à un compteur spécialement étalonné, qui permet une lecture directe de la vitesse.
Installer la station
L’endroit doit être plat, recouvert de pelouse, et ne pas se trouver à proximité d'arbres de grande taille ou de bâtiments de hauteur élevée, qui auraient une influence sur les mesures du vent ou de la température.
Thermomètre, baromètre et hygromètre sont parfois regroupés sur une seule et même plaquette, pour constituer une petite station météo d'intérieur.
La partie principale de la station sera un abri en bois, dans lequel seront placés les principaux instruments de mesure, ainsi protégés à la fois du soleil et des intempéries. Cet abri peut être une simple caisse, percée de trous pour l'aération. Mais on peut construire une base plus élaborée, avec persiennes d'aération et porte d'accès montée sur charnières, à l'image des stations météo professionnelles. L'ensemble doit être peint en laque blanche, cette couleur réfléchissant bien la chaleur, son vernis permettant de résister aux intempéries. Veillez à diriger l'ouverture vers le nord, afin que les rayons solaires ne perturbent pas la lecture de la température.
Quant au pluviomètre, il peut n’être qu'une simple boîte de conserve dans laquelle on placera un entonnoir dont le diamètre sera un peu supérieur, pour faire écran au rayonnement solaire et limiter l'évaporation. On le placera à environ 1m du sol, fixé sur un piquet lui-même enfoncé l’ensemble devra être amovible, de façon que le contenu de la boîte puisse être versé dans une éprouvette graduée ou un verre mesureur.
Un abri type renfermera un thermomètre à mercure, pour la mesure précise de la température instantanée, un thermomètre à maxima-minima, un hygromètre, ou à défaut un second thermomètre à mercure dont le réservoir sera entouré d'un petit cylindre de mousseline pouvant être humidifiée, pour être utilisé en tant que psychromètre et enfin un baromètre anéroïde.
Effectuer des relevés météo
Une fois la station réalisée, il reste à l'utiliser le plus judicieusement possible. Le relevé des instruments ne doit pas être effectué n'importe quand, ni n’importe comment.
Règles élémentaires
Relever les instruments régulièrement (sinon les mesures ne présentent guère d'intérêt). Il faut effectuer des relevés quotidiens, si possible à heures fixes. Les météorologistes officiels ont retenu 7 h, 14 h et 21 h, mais on peut se contenter de deux relevés, matin et soir. La pression atmosphérique subit une oscillation diurne dont l'amplitude est d'environ 1 mb aux latitudes moyennes (nulle aux pôles, 4 mb à l'équateur) avec un maximum à 10 h et 22 h, un minimum à 4 h et 16 h. Il est donc recommandé de relever le baromètre aux heures intermédiaires : 7 h, 13 h ou 19 h, pour ne considérer que les variations réellement en rapport avec le déplacement des masses d'air. Il ne faut jamais relever la température au soleil : la valeur ainsi obtenue, contrairement à ce que l'on croit souvent, n’a aucune signification. Ce qui importe, c'est la température de l’air.
La pluviométrie doit être mesurée tous les jours (à condition évidemment qu'il ait plu) le plus tard possible dans la journée.
Si vous utilisez un baromètre anéroïde, n'oubliez pas de l'étalonner en fonction de l'altitude du lieu d'observation. Il suffit pour cela de connaître la pression relevée par la station météo la plus proche de votre domicile (la valeur indiquée est toujours ramenée au niveau de la mer) et de placer l'aiguille de votre baromètre au même niveau.
Attention aussi à ne pas confondre millimètres et millibars : les cadrans des baromètres anéroïdes comportent généralement les deux échelles.
Il est conseillé également de vérifier l'exactitude des thermomètres à maxima-minima en prenant pour référence la température indiquée par un simple thermomètre à mercure.
Tableau synoptique
Pour être utilisables, les relevés météo doivent être portés sur un tableau "synoptique", permettant de voir d'un seul coup d'œil différentes valeurs. Mais on ne relève pas que des valeurs numériques; il y a aussi des éléments non chiffrables, comme la nébulosité (fraction du ciel couverte de nuages) ou le type de nuages présents ; il est alors intéressant d’utiliser des symboles.
Une convention internationale exprime la nébulosité en " octas ", c'est-à-dire en huitièmes. Le principe consiste à regrouper par la pensée tous les nuages dans un même secteur du ciel et à évaluer le degré d'obscurcissement de ce ciel.
Toutes les indications des instruments de votre station ne serviront pas pour établir des prévisions. La température et la pluviosité, par exemple, n'ont qu'un caractère statistique. Mais, accumulées sur une longue période de temps, elles permettront de définir le climat moyen de votre région. À condition d'être patient, les météorologistes officiels considèrent en effet que pour obtenir une moyenne valable, les observations doivent porter sur plus de 30 ans !
Station météo électronique
Les stations météorologiques électroniques offrent à domicile des éléments utiles pour établir des prévisions personnalisées. Elles sont faciles à utiliser car les mesures sont affichées sous forme digitale ou par symboles (soleil, nuages, pluie). Ces stations proposent - pour les plus perfectionnées - un anémomètre, un pluviomètre, un hygromètre, et un thermomètre. Le tout est rassemblé en un seul appareil qui ressemble à une grosse calculatrice de poche, que l'on fixe à l'intérieur de l'habitation. De ce boîtier partent des sondes disposées à l'extérieur, selon les règles d'usage anémomètre et girouette sur le toit, thermomètre à l'abri du soleil, pluviomètre dans un endroit dégagé, etc. Certains modèles de stations électroniques gardent en mémoire l'enregistrement des dernières 24 heures, ce qui permet d'extrapoler, donc de définir une tendance du temps pour les 24 heures à venir. On peut désormais déverser directement des données météo provenant d'une station électronique personnelle dans l'ordinateur familial. Ce dernier les enregistre et les sauvegarde dans une base de données, qui pourra ensuite être exploitée par un logiciel spécialisé, donnant mois par mois, ou année par année, les moyennes des différents paramètres relevés (températures, pluviométrie...). Plus les relevés couvrent une grande période, plus la climatologie ainsi établie sera précise. Certaines stations indiquent même la " météo intérieure ", avec température et hygrométrie de la pièce dans laquelle elles sont installées, avec indication de la " zone de bien être ", qui est une combinaison de ces deux éléments. Certains modèles assurent également une mesure du champ électrique de l'air, déclenchant une alarme sonore environ une demi-heure avant un orage.
Pour ce qui concerne la prévision, récupérer des données météo ne suffit pas. Encore faut-il les interpréter correctement et rapidement. Des logiciels de prévision existent, mais les plus performants et les plus élaborés sont aussi les plus coûteux: plus de 4 600 euros, ce qui restreint cette solution aux professionnels. II existe toutefois des solutions plus simples et plus abordables moins de 380 euros.
