L'abri météo

 

La préférence est longtemps allée à un abri ouvert, qui a l'avantage d'assurer un accès facile aux capteurs et une meilleure ventilation, mais qui protège moins le capteur des rayonnements solaires réfléchis et infrarouges émis par le sol.

Abri ouvert © Météo-France

 

 

 

 

À partir des années 1920-1930, les stations météorologiques de mesure ont utilisé des abris de type Stevenson, du nom de son concepteur, l'ingénieur écossais Thomas Stevenson (1818-1887). Ils accueillaient un psychromètre, un thermographe, un hygrographe et des thermomètres mini-maxi.

 

Abri Stevenson © Météo-France

 

 

Actuellement, les stations de Météo-France sont équipées d'abris miniatures ou « modèle réduit », comme sur les photographies ci-dessous. Les grands abris de type Stevenson sont encore utilisés par certaines stations, mais de façon plus restreinte.

 

 
Abris « modèle réduit » et miniature à coupelles. © Météo-France

 

Voir les observations météorologiques à la fin du  XIX^e siècle

Les différents abris

Il existe différents types d'abris : les abris à ventilation naturelle et à ventilation forcée. Dans la première catégorie, nous trouvons les abris de type Stevenson grand modèle et petit modèle, et les abris à coupelles.

 

Abris à ventilation naturelle

 

Abri Socrima® grand modèle, parois à persiennes

Abri Socrima® petit modèle, parois à persiennes

L'abri Stevenson était utilisé précédemment à Météo-France lorsque les instruments de mesure étaient à lecture directe et que les observateurs allaient relever les valeurs des paramètres météorologiques directement à l'abri. Avec les progrès technologiques, les capteurs ont une taille plus réduite et l'acquisition des mesures se fait de manière numérique. Il a donc été créé des abris de plus petite taille : les abris « modèle réduit » et miniatures à coupelles.

Afin d'approcher de la vraie température de l'air et de minimiser les erreurs de mesures dues à l'abri, des abris à ventilation artificielle ont été développés. Ils ne sont pas encore utilisés dans le cadre opérationnel à Météo-France car ils sont plus coûteux, nécessitent de l'énergie et engendreraient une rupture dans les séries climatologiques.

Abris à ventilation forcée

Abri utilisé par le Centre d'étude de la neige, en tubes emboîtés. PVC gris peint en blanc. Vitesse ventilation : 1,8 m/s. 

On le trouve aussi au mont Aigoual, au Pic du Midi, etc. Bien adapté à la mesure en montage.

Abri Qualimetrics® Aluminium peint en blanc - Vitesse ventilation : 1,8 m/s

Abri Young® - Thermoplastique résistant aux UV - Vitesse ventilation : 6 m/s
Sert de référence à la mesure de température ventilée.

Intérêt de l'abri

Lors de la mesure de la température et de l'humidité, les capteurs doivent être protégés des rayonnements solaire et terrestre qui entraînent des variations de température. De plus, ils doivent être à l'abri des précipitations, engendrant des variations d'humidité, et de la pollution. L'abri a donc été inventé afin de répondre à ce besoin, mais pour cela, il doit remplir des conditions particulières.

Il doit être suffisamment ventilé pour que l'air se situant à l'intérieur de l'abri représente l'atmosphère environnante, dont on veut mesurer les caractéristiques. La ventilation latérale est assurée par des persiennes, dont la forme protège les capteurs du rayonnement. Chaque abri est constitué d'une cheminée qui permet l'évacuation de l'air par le haut de l'abri, par mouvements de convection.

Cette ventilation latérale et cette convection favorisent la mise en équilibre rapide avec le milieu à mesurer : l'air extérieur.

Il doit protéger au mieux les capteurs qui se trouvent à l'intérieur des rayonnements solaires (direct et réfléchi par le sol) et terrestres, et ce, dans toutes les directions. Cela explique les formes des doubles persiennes et du plancher à claire-voie adoptés pour les abris de type Stevenson. L'abri miniature à coupelles est également équipé d'un système de doubles parois protégeant le capteur du rayonnement direct. Mais ces doubles persiennes ou doubles parois réduisent la ventilation au cœur de l'abri. Des mesures ont montré une réduction de 90 % de la ventilation à l'intérieur des abris utilisés actuellement par Météo-France.

Pour limiter l'absorption de rayonnement solaire, l'abri météorologique est peint en blanc.

Les caractéristiques du matériau (faible capacité calorifique, faible conductivité thermique, coloration en blanc, état de surface) et la conception de l'abri permettent d'assurer ces trois fonctions essentielles : ventilation, protection contre les rayonnements solaires et terrestres et contre les précipitations.

 

Structure de l'abri

Les abris « modèle réduit » comportent des parois à doubles persiennes, un fond constitué de lames en chicanes et un double toit. L'ensemble est peint en blanc. Les pieds métalliques renforcés par des entretoises réduisent l'action du vent sur l'abri et suppriment les vibrations néfastes aux (ex-)enregistreurs et aux thermomètres à minimum et maximum. Les dimensions intérieures de l'abri sont choisies pour que l'appareillage puisse y être installé sans qu'aucun élément sensible ne soit à moins de 10 cm de toute paroi.

L'abri miniature est constitué, quant à lui, d'un assemblage de dix coupelles et d'une toiture en matière plastique, monté sur une hampe en support métallique.

Dans les régions fortement ventées, des haubans sont nécessaires pour assurer la stabilité de l'ensemble.

Le schéma suivant montre une coupe verticale d'un abri Stevenson. On peut remarquer le principe des persiennes et du plancher à claire-voie ainsi que l'emplacement de la cheminée.

 

Coupe transversale d'un abri Stevenson © Météo-France, extrait de cours de l'École nationale de la météorologie.

Emplacement de l'abri météorologique et contraintes dues à l'environnement

De manière idéale, l'abri météorologique doit être installé dans un lieu représentatif de la zone géographique concernée, sans obstacle, et recouvert d'une végétation basse. En effet, la présence de sources de chaleur (bâtiments, parking, étendues d'eau), la présence d'ombres portées (dues à des arbres, par exemple) et le dénivelé du sol peuvent perturber la mesure en créant des rayonnements parasites. Compte tenu de l'environnement d'implantation de l'abri, différentes classes ont été définies pour chaque paramètre mesuré. Ces classes s'échelonnent de 1 (emplacement idéal) à 5 (mesures non représentatives). Ainsi, l'emplacement d'un abri météorologique doit répondre à des critères d'emplacement précis.

L'abri doit être installé de manière à ce que les capteurs placés à l'intérieur soient à une hauteur de 1,5 mètre au-dessus du sol.

À noter que les abris s'échauffent par fort rayonnement et faible ventilation.

 

Critères d'installation d'un abri en classe 1. © Météo-France

Incertitude et « efficacité » d'un abri

L'échauffement lié au rayonnement solaire peut atteindre 0,7 °C pour les abris couramment utilisés, lorsque la ventilation est nulle. Cet échauffement peut atteindre 2 °C pour des abris peu performants.

La différence de température moyenne mesurée entre différents types d'abris est généralement inférieure à 0,1 ou 0,2 °C.

 

Maintenance

	Action de maintenance	Périodicité	Matériel
1	Laver l'abri	Mensuel	eau + savon  + éponge
2	Tondre le gazon	Dès qu'il est trop haut !	Tondeuse
3	Repeindre l'abri	Tous les deux ans	Peinture blanche + pinceau
4	Vérifier l'aspect général	Annuelle	Aucun

 

1. Dès que l'abri est marqué par des taches verdâtres indiquant la présence de mousse ou de saletés de quelque origine que ce soit, nettoyer l'abri avec une éponge et de l'eau savonneuse. Éviter l'utilisation de solvants pouvant avoir une action corrosive.

Dans l'idéal, les instruments de mesure doivent être enlevés de l'abri pendant son nettoyage.

Un lavage à grande eau est conseillé tous les ans et nécessite d'enlever les instruments au préalable. Attendre le séchage de l'abri avant d'y remettre les instruments. Réaliser ce nettoyage entre l'heure où la température est minimale et l'heure où elle est maximale afin de ne perdre aucune donnée quotidienne car les valeurs des températures minimale et maximale de la journée sont extraites des mesures effectuées par la sonde de température.

2. Tondre régulièrement le gazon, en dessous et autour de l'abri. La hauteur de l'herbe ne doit pas dépasser 5 à 8 cm, mesure choisie arbitrairement qui permet d'avoir un environnement de mesure constant dans le temps ; un gazon trop haut apporterait plus d'humidité et fausserait donc la mesure.

3.  Repeindre l'abri et son pied métallique environ tous les deux ans. La peinture recouvrant les surfaces extérieures de l'abri est une peinture spéciale pour plastique, dont la couleur ne s'altère pas.

4. Vérifier régulièrement le nivellement de l'abri.