Dans ce nouvel article de HD Science, nous allons explorer la question suivante : les instruments peuvent-ils vraiment mesurer la pluie ? Cette question peut sembler absurde à première vue. Après tout, ces instruments ne sont-ils pas justement conçus pour cela ? Cependant, la réponse n'est pas si simple. La mesure de la pluie est compliquée en partie à cause d’une caractéristique particulière de ce phénomène météorologique : la forte hétérogénéité spatiale de la pluie.
En effet, tout le monde a pu faire l’expérience d’être au sec, et de voir un nuage pluvieux passer au loin. Ceci est dû au fait que la pluie peut être extrêmement localisée sur une faible étendue, ce qui complique les choses lorsque l’on mesure la pluie de manière ponctuelle. Cela peut aussi expliquer les différences entre différents instruments mesurant la pluie colocalisés, alors qu’ils ne font pas d’erreur de mesure.
Pour comprendre cette problématique, nous allons schématiser ci-dessous plusieurs cas de figures, où trois différents instruments de mesures colocalisés ne peuvent pas mesurer la même chose. Ces trois instruments sont : un pluviographe, un lien microonde sol-sol et un lien microonde sol-satellite. Pour rappel, le pluviographe mesure la pluie de manière très ponctuelle (au niveau de son “entonnoir”), le lien microonde sol-sol mesure la pluie moyenne sur l’ensemble du trajet de la microonde entre les deux antennes relais, et le lien sol-satellite mesure la pluie moyenne sur l’ensemble du trajet entre le capteur et l’isotherme 0°C (car ne mesurant pas la neige qui est présente au dessus de cet isotherme).
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Tout d’abord nous allons voir l’impact de la variabilité horizontale de la pluie sur la mesure de ces trois instruments. Sur le premier exemple, nous pouvons voir une pluie homogène sur toute la zone. On aura donc dans ce cas “parfait”, en considérant la pluie constante, aucune différence de mesure entre les différents instruments.
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Contrairement à l’exemple 1, on peut voir dans le deuxième exemple, une pluie sur une zone plus restreinte au dessus du pluviographe. On peut se dire que les trois instruments vont alors mesurer la même chose, mais étant donné que les liens sol-sol et sol-satellite mesurent la moyenne sur un segment, et qu’il ne pleut pas sur tout le trajet des microondes, ils vont mesurer une pluie moins intense que celle qui le sera au niveau du pluviographe. Si on considère la pluie de l’exemple 2 de la même intensité que dans l’exemple 1, uniquement le pluviographe va mesurer la même chose que précédemment ici.
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Le troisième exemple peut paraitre similaire au second, car les liens sol-sol et sol-satellite vont voir la même pluie que précédemment, mais la pluie ne tombant pas au dessus du pluviographe, celui-ci ne verra alors aucune pluie. En considérant la pluie dans l’exemple 3 de la même intensité que précédemment, aucun instrument de mesure ne verra la même intensité par rapport à l’exemple 1, les liens microondes verront la même chose que dans l’exemple 2, et le pluviographe ne verra pas de pluie contrairement aux exemples précédents.
Ces exemples montrent pour une même intensité de pluie, qu’on peut avoir une multitude de mesures différentes, en fonction de la variabilité spatiale horizontale de la pluie.
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Malheureusement, la variabilité horizontale de la pluie n’est pas le seul souci ici, car la pluie peut aussi varier verticalement. En effet dans le quatrième exemple, on voit un phénomène de virga. Un virga est une précipitation qui n’arrive pas jusqu’au sol, à cause d’une évaporation des gouttes de pluie ou d’une sublimation de la neige. Dans cet exemple, uniquement le lien sol-satellite mesure de la pluie, contrairement au lien sol-sol et au pluviographe se situant proches du sol.
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Un autre phénomène météorologique, plus connu celui-ci, peut engendrer aussi des différences de mesures entre les différents instruments : la rosée. En effet, la rosée qui est la condensation de gouttelettes sur une surface relativement froide est considérée comme une précipitation. Dans ce cas, le pluviographe qui peut capter cette condensation, est le seul qui peut mesurer cette précipitation.
A travers ces exemples, nous pouvons voir que la mesure de la pluie est quelque chose de très compliqué ! En effet, ces divers instruments de mesures mesurent bien la pluie, mais même colocalisés, ils voient des choses parfois très différentes, sans pour autant se tromper. Et ça n’est qu’une partie du défi et de la complexité de la mesure de la pluie, pourtant si nécessaire, pour par exemple prévenir les inondations et aider les agriculteurs dans leur travail. Pour pouvoir capter au mieux cette hétérogénéité spatiale de la pluie, il est alors nécessaire d’avoir un réseau de plusieurs capteurs, le plus dense possible. Et c’est le choix que nous avons fait chez HD Rain avec par exemple près de 700 stations autour de la Méditerranée, dans le sud de la France.
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A la lecture de cet article, vous pourrez nous dire qu’il manque quelque chose … Et oui nous n’avons pas parlé du radar météorologique ! En effet, celui-ci semble être le remède miracle avec sa capacité à mesurer et distinguer tous les exemples précédemment présentés (sauf l’exemple 5) ! Mais il a lui aussi une épine dans le pied, et même une grosse épine, puisque l’on parle des montagnes ! Certes, il peut mesurer la pluie sur un large rayon autour de lui, mais du fait de son coût important, il n’est pas possible d’en installer partout sur un territoire donné. Or, lorsqu’un relief se situe entre lui et un nuage pluvieux (voir exemple 6), il est dans l’incapacité de le voir, contrairement à un réseau de capteurs décentralisé !