Pluviomètre - Définition

Description

Un pluviomètre est constitué de deux parties importantes :

• un collecteur en forme de d’entonnoir le plus large possible, afin de représenter une surface importante de collecte ;
• un contenant étalonné ou mécanisme qui reçoit cette eau.

L’effet d’entonnoir permet de diminuer l’erreur de mesure en augmentant la distance entre chaque unité de la graduation. L’intérieur du pluviomètre est constitué d’un revêtement particulier pour limiter le mouillage. Le cône de l’entonnoir doit être assez profond, ce qui permet à l’eau de s’écouler sans risque de rejaillissement. Un grillage filtre les débris et évite que le pluviomètre ne se bouche.

Le collecteur doit être placé à une hauteur suffisante, généralement un mètre du sol, et à une distance de plusieurs mètres d’autres objets afin qu’on n’y retrouve pas d’eau provenant du rebond sur le sol ou ces objets. Les bords du collet du pluviomètre doivent être biseautés sur l’extérieur pour limiter l’incertitude provenant de gouttes ruisselant de l’extérieur du cône de collecte.

Sources d'erreurs de mesure

L’accumulation n’est représentative que de l’endroit précis où se trouve le pluviomètre et peut différer grandement d'autres sites de mesures environnants car le taux de précipitations varie grandement dans le temps et l'espace. Les relevés d'un seul pluviomètre ne sont donc pas caractéristique de la pluie qui tombe dans toute une région. De plus, chaque appareil a sa limite de précision et les données souffrent également d’autres erreurs de mesure :

• Effets du vent et de la température ;
• Erreurs dues aux caractéristiques du collecteur ;
• Erreurs dues au fonctionnement du capteur ;
• Erreurs de placement de l'appareil.

Pour pallier ces défauts, certaines corrections sont parfois utilisées et les stations météorologiques utilisent souvent deux types de pluviomètres pour la contre-vérification des données.

Dues au climat

Pluviomètre de Ficher et Porter avec un écran protecteur pour limiter la force du vent

Lors de situations venteuses, le taux de collecte est bien inférieur à la réalité car la pluie forme un angle avec le collecteur. La variation de pression et la turbulence près de son ouverture peuvent également repousser les gouttes vers le haut. Ceci est plus important avec un vent très fort et/ou avec des précipitations légère comme les flocons de neige. Pour remédier à l'effet du vent, il existe des écrans formés de lamelles verticales placés tout autour du pluviomètre. (Voir image ci-contre.) Ces erreurs sont aléatoires.

La température a divers effet. D'une part, en s'écoulant dans l'entonnoir du collecteur, les gouttes d'eau subissent une friction qui les échauffe. De plus, la chaleur accumulée par le collecteur, s'il était au soleil antérieurement, peut être transférée à l'eau. Ces deux apports peuvent faire évaporer une partie de la précipitation, ce qui réduit donc la quantité mesurée par le pluviomètre.

D'autre part, l'eau se dilate avec la chaleur ce qui fait que pour une même masse de pluie, le volume augmente avec la température. Ainsi dans un pluviomètre à lecture directe, l'eau atteindra une hauteur différente selon la température. Il faut donc appliquer une correction pour obtenir la valeur à une température standard, généralement 15 °C. Cet effet ne s'applique pas aux autres types de pluviomètres qui mesurent essentiellement la masse.

Finalement, les précipitations sous forme solides, comme la neige et la grêle, peuvent boucher la sortie du collecteur. Même si un système de chauffage permet de les faire fondre, si le taux de précipitations est fort, il y aura un délai entre la chute de ces précipitations et le moment de leur mesure. Le taux de précipitation noté peut donc être faussé, et les horaires de début et de fin de la précipitation indiqués seront plus tardifs qu'en réalité.

Dues aux caractéristiques du collecteur

Les caractéristiques du collecteur et du mécanisme de prise de mesure donnent des erreurs systématiques qui peuvent être en partie corrigées en utilisant des équations en tenant compte. L'eau a tendance à s'accrocher aux objets ; ce phénomène du mouillage est la première de ces erreurs. Lors des précipitations, une partie de l’eau reste ainsi collée aux parois sur le cône de collecte. Cette quantité d’eau non mesurée dépend du matériel utilisé dans le pluviomètre et est toujours la même s'il est propre. La proportion de cet quantité par rapport à la quantité de pluie peut donc être importante dans le cas de précipitations faibles. La quantité d’eau se rendant dans la partie de mesure peut donc être inférieure à la résolution de l'instrument et le pluviomètre à auget peut n'enregistrer aucun basculement.

Dues au fonctionnement

En cas de très fortes précipitations, comme mentionné antérieurement, l'eau peut s'accumuler temporairement dans le collecteur à cause du faible diamètre du trou de sortie, ce qui fausse le taux instantané de précipitations. Ou bien, il y a des pertes d'eau pendant le temps de basculement des augets et le pluviomètre sous-estime la quantité totale de précipitations.

Finalement, l'ouverture du collecteur peut ne pas être complètement parallèle à l'horizontale ce qui réduit la surface de collecte et entraîne une erreur de mesure systématique.

Dues au placement

Si le pluviomètre est trop près de bâtiments ou d’arbres, le vent peut être bien différent de celui de l’environnement général et causer des sur ou sous-estimation. D’après une recommandation de l’Organisation météorologique mondiale, la surface du bord du collecteur du pluviomètre doit se situer entre 0,5 et 2 mètres du sol et il doit être installé dans un endroit plat dont la pente du terrain environnante doit être inférieure à 19 degrés. La distance entre le pluviomètre et un obstacle devrait être supérieure à quatre fois la hauteur de cet obstacle.