Glossaire

radar météorologique

  Curieux  

Dès l'instant où un radar qui émet des ondes électromagnétiques peut recevoir en écho les images de certaines cibles (généralement mobiles) situées au sein de l' atmosphère , et même si ces cibles sont aussi diverses que des insectes, des oiseaux, des fumées , des zones de turbulence , etc., il a de bonnes chances de devenir utilisable pour la météorologie , à laquelle il fournira par télédétection certaines données qualitatives ou quantitatives : c'est ainsi que se développent actuellement des radars météorologiques capables de reconstituer le profil vertical du vent , voire de la température . Cependant, la grande majorité des radars météorologiques ont pour objet la détection à distance des précipitations dans une zone de rayon déterminé, centrée sur le site où ils se trouvent, ainsi que la quantification de ces précipitations sur une zone de rayon moindre.

Pour ce type de radars, dont la longueur d'onde peut varier de quelques millimètres à plusieurs centimètres, les cibles permettant la diffusion des ondes qu'ils émettent sont évidemment les particules d'eau condensée constituant les précipitations : gouttes de pluie , flocons de neige , grêlons ... ; alors, le radar peut non seulement situer dans l'espace à chaque instant les zones où se regroupent ces particules, mais aussi évaluer l'intensité et l'évolution des précipitations auxquelles ces zones correspondent. À cette fin, une antenne parabolique protégée par un radôme émet en tournant un faisceau d'ondes électromagnétiques (actuellement, leur longueur d'onde se situe entre 5 et 10 centimètres suivant les modèles de radar) et localise de cette manière les zones précipitantes jusqu'à des distances de l'ordre de 200 kilomètres ; l'intensité des précipitations peut y être estimée quantitativement au sein d'une zone plus restreinte, dont le rayon est d'une centaine de kilomètres environ.

 

 


  Initié  

La mesure de la hauteur de précipitation grâce à la réflectivité radar

L' écho reçu par un radar météorologique permet de mesurer l'orientation, l'éloignement et l'altitude auxquels se localise, par rapport au site radar, la précipitation ayant provoqué la rétrodiffusion du rayonnement électromagnétique émis depuis ce site ; mais jusqu'à une moindre distance au moins, il permet d'évaluer en même temps l' intensité de la précipitation (appelée aussi abusivement l' intensité de la pluie ), c'est-à-dire le nombre R égal à la hauteur de précipitation recueillie par unité de temps. À cette fin, l'on remarque que la précipitation se compose d'un très grand nombre de particules — ce peut être suivant les cas des gouttelettes, des grêlons , des flocons de neige ... — dont chacune renvoie vers le radar, par réflexion diffuse , une faible part de l' énergie radiante reçue ; cette part dépend de divers facteurs : la longueur d'onde du rayonnement radar, les propriétés physiques de la particule — dont son indice de réfraction — , sa forme et sa taille (elle est proportionnelle au carré de son volume, donc à la puissance sixième de son diamètre).

Si l'on connaît la répartition statistique du nombre de particules de précipitation en fonction de leur diamètre, dite "répartition granulométrique", on peut dès lors en déduire la réflectivité radar de la précipitation, autrement dit, pour la "cible" que constitue un volume unité dans l' air où se produit cette précipitation, la part Z de l'énergie radiante reçue qui est rétrodiffusée vers le radar ; diverses formules de répartition granulométrique relatives aux précipitations de pluie ou de glace ont été proposées à ce sujet : la plus couramment employée est la distribution de Marshall-Palmer , qui présuppose une diminution exponentielle du nombre de gouttes de pluie comprises par leur taille dans un petit intervalle donné de variation autour d'un diamètre lorsque ce dernier augmente. La réflectivité, étant proportionnelle au produit du carré de la distance entre cible et radar par la puissance radioélectrique que reçoit en retour celui-ci, est une grandeur mesurable sur le terrain, que l'on exprime généralement en décibels en raison du créneau très large de ses ordres de grandeur.

L'intensité de précipitation R , elle, fait dépendre du diamètre des particules, dans un volume unité, la répartition du nombre de ces particules ainsi que l'expression de leur vitesse de chute. Alors, on peut montrer que dans les conditions les plus courantes, les grandeurs Z et R sont liées par une loi puissance de la forme

Z = a R b

dans laquelle les constantes a et b sont déterminées empiriquement ou bien déduites de l'expression de la répartition granulométrique. Cette relation Z- R fournit donc la possibilité de déterminer indirectement l'intensité de la précipitation à partir des observations radar.