42 grandeurs météorologiques à déduire de vos données météo

Sommaire

Ma station météo mesure directement un petit nombre de grandeurs physiques. Ces grandeurs, que je qualifierai de primaires, suffisent à déduire de nombreuses informations utiles, parfois déjà proposées par la station ou même par Home Assistant. C’est le cas, par exemple, du point de rosée. Mais ces informations secondaires sont données sans plus d’explications, ni sur leur calcul, ni sur leur intérêt.

L’objectif de cet article est de rappeler les calculs, les unités, les hypothèses et les utilités qui se cachent derrière ces valeurs dérivées.

Bien que certaines des grandeurs dérivées puissent être calculées à partir des valeurs données par la station météo, quelques autres informations seront utiles :

Altitude de la station z (m).
Latitude et longitude de la station (°).
Date, heure locale et fuseau horaire de chaque mesure.
Période d’échantillonnage Δt et fenêtre d’agrégation (1 min, 10 min, 1 h, 24 h).
Hauteur de l’anémomètre au-dessus du sol (m).
Objectif de calcul (confort humain, horticulture, prévision empirique, aviation), car les conventions varient.

Notations et conversions

Les formules suivantes supposent des unités cohérentes, et il est préférable de convertir explicitement avant tout calcul. Beaucoup d’équations utilisent les unités SI, et plusieurs fonctions mathématiques (sin, cos, atan2) attendent des angles en radians.

T_K = T + 273.15 convertit une température en Celsius vers Kelvin. Une température en Kelvin a la propriété de ne pas pouvoir être négative ; c’est l’unité attendue dans les lois des gaz. Exemple : Soit T = 22.5°C, alors T_K = 22.5 + 273.15 = 295.65 K.
P_Pa = P_hPa * 100 convertit une pression en hectopascal vers pascal. Le pascal est l’unité SI, et 1 hPa vaut 100 Pa. Exemple : Soit P_hPa = 1017.1 hPa, alors P_Pa = 1017.1 * 100 = 101710 Pa.
V_ms = V_kmh / 3.6 convertit une vitesse en km/h vers m/s. Le m/s est l’unité SI, et 1 km/h vaut 1/3.6 m/s. Exemple : Soit V_kmh = 15.8 km/h, alors V_ms = 15.8 / 3.6 = 4.39 m/s.
theta = D_deg * pi / 180 convertit un angle en degrés vers radians. Les fonctions trigonométriques utilisent les radians, et pi radians valent 180 degrés. Exemple : Soit D_deg = 102°, alors theta = 102 * pi / 180 = 1.780 rad.

Les calculs d’humidité utilisent la pression de vapeur et les définitions d’humidité.

Les formules présentées sont des approximations courantes, suffisantes pour un usage hobbyiste, mais pas pour une étude métrologique.

Vapeur d’eau, humidité et condensation

Pression de vapeur saturante

Elle représente la quantité maximale de vapeur d’eau que l’air peut contenir à une température donnée. Elle aide à comprendre pourquoi l’humidité relative (RH) varie entre le matin et l’après-midi, même si la quantité d’eau dans l’air ne change pas. Dans un tableau de bord, vous l’utiliserez surtout comme une brique de calcul pour le point de rosée, le VPD et certains indices de confort. Elle peut aussi servir de contrôle de cohérence : si cette valeur semble absurde, la mesure de température ou la formule choisie est probablement en cause.

Le résultat dépend des constantes choisies, et l’écart peut devenir notable autour de 0°C.

Données: température T (°C).
Unité: hPa.
Symbole: e_s(T).

Calculs

Pour une température supérieure ou égale à 0°C :

e_s(T) = 6.1094 * exp((17.625 * T) / (243.04 + T))

Pour une température strictement inférieure à 0°C :

e_s(T) = 6.1121 * exp((22.587 * T) / (273.86 + T))

Exemples

T = 22.5°C
exp_arg = (17.625 * 22.5) / (243.04 + 22.5) = 1.4934
e_s = 6.1094 * exp(1.4934) = 27.20 hPa

À 22.5°C, l’air saturé exerce environ 27.2 hPa de pression de vapeur d’eau.

Pression partielle de vapeur d’eau

Elle décrit la part de la pression atmosphérique due à la vapeur d’eau réellement présente. Contrairement à l’humidité relative, elle vous permet de comparer deux journées sans vous faire piéger par la température. Dans la vie quotidienne, elle aide à décider s’il est pertinent d’aérer pour assécher un logement, ou si l’air extérieur est déjà chargé en humidité. Sur un tableau de bord, c’est une valeur stable pour suivre l’arrivée d’une masse d’air plus humide ou plus sèche.

Une erreur sur RH se répercute fortement lorsque l’air est proche de la saturation.

Données: température T (°C) et humidité relative RH (%).
Unité: hPa.
Symbole: e.

Calculs

e = (RH / 100) * e_s(T)

Exemples

T = 22.5°C
RH = 54%
e_s(T) = 27.20 hPa
e = 0.54 * 27.20 = 14.69 hPa

L’air contient une quantité de vapeur d’eau correspondant à une pression partielle d’environ 14.7 hPa.

Point de rosée

Le point de rosée est la température à laquelle l’air devient saturé si on le refroidit sans changer sa teneur en vapeur d’eau. Quand Td est proche de la température ambiante, l’air est prêt à condenser : vitres qui ruissellent, brouillard possible, chaussée plus humide. C’est typiquement le genre d’indicateur qui mérite une alerte, par exemple si T - Td passe sous 2°C pendant la nuit. Pour le confort, un Td élevé signale une atmosphère lourde où la transpiration s’évapore mal, même si la température n’est pas extrême. Au contraire, un Td bas correspond à un air sec qui peut irriter la gorge et assécher la peau, mais qui favorise le séchage du linge.

La précision dépend du modèle choisi et des erreurs sur T et RH.

Données: température T (°C) et humidité relative RH (%).
Unité: °C.
Symbole: Td.

Calculs

On peut inverser une formule de type Magnus avec des constantes adaptées à la plage de températures considérée. On utilise ici a = 17.625 et b = 243.04.

gamma = ln(RH / 100) + (a * T) / (b + T)
Td = (b * gamma) / (a - gamma)

Exemples

T = 22.5°C
RH = 54%

gamma = ln(0.54) + (17.625 * 22.5) / (243.04 + 22.5)
      = -0.6162 + 1.4934
      = 0.8772

Td = (243.04 * 0.8772) / (17.625 - 0.8772)
   = 12.73°C

Si l’air se refroidit jusqu’à environ 12.7°C sans perdre de vapeur d’eau, il atteint 100% d’humidité et la condensation commence.

Point de givre

Le point de givre est l’équivalent du point de rosée, mais pour un dépôt de glace plutôt que d’eau liquide. Si la température d’une surface (pare-brise, route, passerelle) descend sous Tf, un dépôt de givre devient possible. Dans un tableau de bord, vous pouvez le rapprocher de la température extérieure pour estimer un risque de givre matinal et prévenir une personne de votre foyer avant de prendre la route. C’est aussi utile au jardin pour anticiper les gelées blanches et protéger des plantes sensibles.

Le calcul suppose une saturation sur glace et reste sensible au bruit de RH quand l’air est proche de la saturation.

Données: pression de vapeur e (hPa), ou point de rosée Td (°C).
Unité: °C.
Symbole: Tf.

Calculs

Tf = (273.86 * ln(e / 6.1121)) / (22.587 - ln(e / 6.1121))

Exemples

T = 2.0°C
RH = 80%

e_s(T) = 6.1094 * exp((17.625 * 2.0) / (243.04 + 2.0)) = 7.05 hPa
e = 0.80 * 7.05 = 5.64 hPa

ln_term = ln(5.64 / 6.1121) = -0.0797
Tf = (273.86 * -0.0797) / (22.587 - -0.0797) = -0.96°C

En dessous d’environ -1°C, la vapeur d’eau contenue dans cet air peut se déposer sous forme de givre sur une surface froide.

Humidité absolue

L’humidité absolue exprime la masse de vapeur d’eau contenue dans un volume d’air, en g/m3. C’est souvent plus parlant que RH pour l’habitat, car cela permet de comparer directement l’intérieur et l’extérieur. En pratique, si l’humidité absolue extérieure est plus faible que celle de l’intérieur, aérer asséchera votre logement même si RH semble élevée dehors. Sur un tableau de bord, vous pouvez afficher rho_v intérieur et rho_v extérieur, puis déclencher une recommandation simple quand l’air extérieur est plus sec.

La formule suppose un comportement de gaz parfait pour la vapeur d’eau.

Données: pression de vapeur e (hPa) et température T (°C).
Unité: g/m3.
Symbole: rho_v.

Calculs

rho_v = 216.7 * e / T_K

Exemples

T = 22.5°C  => T_K = 295.65 K
e = 14.69 hPa
rho_v = 216.7 * 14.69 / 295.65 = 10.77 g/m3

Un mètre cube d’air contient ici environ 10.8 g de vapeur d’eau.

Humidité spécifique

L’humidité spécifique exprime la masse de vapeur d’eau par kilogramme d’air humide, ce qui la rend pratique dès que vous raisonnez en masses d’air. Elle décrit bien la signature d’une masse d’air, et sert de passage obligé vers la température virtuelle et la densité de l’air. Concrètement, vous en aurez besoin si vous calculez des corrections de pression, l’altitude, ou des indicateurs plus avancés. Sur un tableau de bord, elle est moins “grand public” que le point de rosée, mais elle devient très utile dès que vous aimez comprendre le pourquoi des calculs.

Il faut conserver des unités cohérentes pour P et e.

Données: pression atmosphérique P (hPa) et pression de vapeur e (hPa).
Unité: g/kg.
Symbole: q.

Calculs

epsilon = 0.622
q = 1000 * epsilon * e / (P - (1 - epsilon) * e)

Exemples

P = 1017.1 hPa
e = 14.69 hPa

q = 1000 * 0.622 * 14.69 / (1017.1 - 0.378 * 14.69)
  = 1000 * 9.1362 / 1011.5478
  = 9.03 g/kg

Dans 1 kg d’air humide, on a ici environ 9 g d’eau sous forme de vapeur.

Rapport de mélange

Il exprime la masse de vapeur d’eau par kilogramme d’air sec, et il est très utilisé en thermodynamique de l’air humide et en psychrométrie. Il est proche de l’humidité spécifique, mais il est plus commode dans certaines formules comme l’enthalpie. Sur un tableau de bord, vous ne l’afficherez pas forcément en premier, mais il rend les comparaisons de contenus en vapeur d’eau très robustes. C’est aussi un bon pont entre météo et ventilation, car il aide à raisonner en quantité d’eau à extraire plutôt qu’en pourcentages.

Les résultats deviennent plus sensibles aux erreurs lorsque e approche P, ce qui reste rare en conditions atmosphériques habituelles.

Données: pression atmosphérique P (hPa) et pression de vapeur e (hPa).
Unité: g/kg d’air sec.
Symbole: r.

Calculs

epsilon = 0.622
r = 1000 * epsilon * e / (P - e)

Exemples

P = 1017.1 hPa
e = 14.69 hPa

r = 1000 * 0.622 * 14.69 / (1017.1 - 14.69)
  = 1000 * 9.1362 / 1002.4115
  = 9.11 g/kg d'air sec

Pour 1 kg d’air sec, cet air contient environ 9.1 g d’eau sous forme de vapeur.

Déficit de pression de vapeur

Le VPD mesure l’écart entre ce que l’air pourrait contenir en vapeur d’eau et ce qu’il contient réellement. Plus il est élevé, plus l’air a tendance à assécher : transpiration des plantes, évaporation du sol, séchage du linge. Dans une serre ou pour des plantes d’intérieur, c’est souvent l’indicateur le plus utile pour décider d’humidifier ou de ventiler. Au quotidien, un VPD très bas correspond à un air saturé où tout sèche mal et où la condensation est favorisée. Sur un tableau de bord, vous pouvez définir des seuils adaptés à vos plantes ou à votre confort, puis déclencher une notification quand vous sortez de cette zone.

L’interprétation dépend aussi de la température des feuilles, du rayonnement et du vent.

Données: température T (°C) et humidité relative RH (%).
Unité: kPa.
Symbole: VPD.

Calculs

VPD = (e_s(T) - e) / 10

Exemples

T = 22.5°C
RH = 54%
e_s(T) = 27.20 hPa
e = 14.69 hPa

VPD = (27.20 - 14.69) / 10 = 1.25 kPa

Plus le VPD est grand, plus l’air est demandeur en eau, et plus l’évaporation a tendance à être forte.

Température de bulbe humide

La température de bulbe humide représente la température atteinte par une surface mouillée ventilée, en tenant compte de l’évaporation. Elle est centrale pour comprendre la limite du refroidissement par évaporation, donc le confort et le stress thermique. Quand Tw est élevée, le corps a plus de difficulté à se refroidir par transpiration, ce qui augmente le danger lors des épisodes chauds et humides. Sur un tableau de bord, elle peut compléter l’indice de chaleur pour décider de réduire l’activité physique et d’augmenter l’hydratation. En hiver, une Tw proche de 0°C aide aussi à raisonner sur le refroidissement rapide et des surfaces potentiellement glissantes.

C’est une approximation, et elle ne remplace pas une psychrométrie complète lorsque la pression varie fortement.

Données: température T (°C) et humidité relative RH (%).
Unité: °C.
Symbole: Tw.

Calculs

La formule suivante est une approximation proposée par Stull (2011) pour estimer Tw à partir de T et RH.

Tw =
  T * atan(0.151977 * sqrt(RH + 8.313659))
  + atan(T + RH)
  - atan(RH - 1.676331)
  + 0.00391838 * RH^(3/2) * atan(0.023101 * RH)
  - 4.686035

Exemples

T = 22.5°C
RH = 54
Tw = 16.42°C

Une surface mouillée, ventilée dans cet air, se stabiliserait vers 16.4°C par refroidissement évaporatif.

Enthalpie de l’air humide

L’enthalpie résume l’énergie contenue dans l’air et la vapeur d’eau qu’il transporte, en une seule valeur. C’est un outil concret pour comparer deux ambiances : un air plus frais mais très humide peut être énergétiquement proche d’un air plus chaud et sec. Pour la maison, elle aide à décider si une ventilation avec l’air extérieur va réellement refroidir ou assécher, plutôt que de se fier à la seule température. Sur un tableau de bord, afficher l’enthalpie intérieur et extérieur permet de piloter une ventilation de manière plus rationnelle. C’est aussi une bonne passerelle vers les diagrammes psychrométriques si vous aimez les bilans énergétiques.

La formule est une approximation usuelle, mais elle reste dépendante des hypothèses thermodynamiques retenues.

Données: température T (°C) et rapport de mélange r (kg/kg d’air sec).
Unité: kJ/kg d’air sec.
Symbole: h.

Calculs

h ≈ 1.006 * T + r * (2501 + 1.86 * T)

Exemples

T = 22.5°C
r = 0.009114 kg/kg

h = 1.006 * 22.5 + 0.009114 * (2501 + 1.86 * 22.5)
  = 22.635 + 0.009114 * 2542.85
  = 22.635 + 23.176
  = 45.81 kJ/kg d'air sec

Ce nombre condense en une valeur l’énergie thermique de l’air et de la vapeur d’eau qu’il contient.

Hauteur de la base des nuages (LCL) approximative

Cette estimation donne une idée de la hauteur à laquelle une parcelle d’air de surface commencerait à condenser en montant. Concrètement, elle aide à interpréter un ciel qui se charge : base nuageuse basse, cumulus plus ou moins développés, visibilité. C’est pratique pour la photographie, le drone, ou simplement pour comprendre pourquoi la journée reste grise ou devient rapidement instable. Sur un tableau de bord, suivre son évolution est souvent plus parlant que de ne regarder que RH.

Cette règle empirique ignore le profil vertical réel de température et d’humidité.

Données: température T (°C), point de rosée Td (°C) et altitude de la station z (m).
Unité: m.
Symbole: z_LCL_AGL.

Calculs

z_LCL_AGL ≈ 125 * (T - Td)

Exemples

T = 22.5°C
Td = 12.73°C

z_LCL_AGL ≈ 125 * (22.5 - 12.73)
         ≈ 125 * 9.77
         ≈ 1221 m

Si une parcelle d’air de surface monte sans échanger de chaleur, la condensation pourrait commencer vers 1.2 km au-dessus du sol.

Évapotranspiration de référence

ET0 estime combien d’eau pourrait s’évaporer et être transpirée par une surface de référence sur une journée. C’est un excellent indicateur pour l’arrosage : il vous dit si le jardin sèche vite aujourd’hui, même s’il a plu récemment. Vous pouvez comparer ET0 au cumul de pluie pour faire un bilan simple : la pluie compense-t-elle l’assèchement ou non. Sur un tableau de bord, cela permet de justifier des décisions concrètes, comme arroser, reporter une tonte, ou surveiller des plantes en pot. C’est aussi un bon moyen de voir l’effet du vent et du soleil, car deux journées à même température peuvent avoir des ET0 très différentes.

ET0 dépend de nombreuses hypothèses et de conventions de mesure, et elle peut devenir trompeuse si le rayonnement net n’est pas correctement estimé.

Données: température, humidité, pression, vent, rayonnement, latitude, altitude et date.
Unité: mm/j.
Symbole: ET0.

Calculs

Une référence très utilisée est FAO-56 Penman-Monteith, décrite dans Allen et al., 1998, FAO-56.

ET0 =
  (0.408 * Δ * (Rn - G) + γ * (900 / (T + 273)) * u2 * (es - ea))
  / (Δ + γ * (1 + 0.34 * u2))

Exemples

Hypothèses (une journée d’été) :

latitude = 48.0°
z = 120 m
J = 182
Tmin = 17°C
Tmax = 28°C
Tmoy = 22.5°C
RHmoy = 54%
u2 = 2.0 m/s
Rs = 18.0 MJ/m2/j

Résultats intermédiaires (FAO-56) :

es = 2.86 kPa
ea = 1.47 kPa
Δ = 0.165 kPa/°C
γ = 0.066 kPa/°C
Rn = 11.13 MJ/m2/j
ET0 = 4.74 mm/j

Dans ces conditions, une surface de référence perdrait environ 4.7 mm d’eau sur la journée par évaporation et transpiration.

Confort thermique et températures ressenties

Indice de chaleur

L’indice de chaleur traduit le couple température et humidité en une sensation de chaleur plus proche de ce que ressent le corps. Il devient rapidement utile au quotidien : choisir une tenue plus légère, prévoir de l’eau, éviter une activité sportive aux heures chaudes. Il peut aussi servir à déclencher des alertes pour les personnes fragiles, les enfants ou les animaux domestiques lors des pics de chaleur. Sur un tableau de bord, vous pouvez afficher une zone de risque et notifier le foyer quand l’indice dépasse un seuil que vous aurez choisi. C’est un complément précieux à la température brute, car 30°C sec et 30°C humide n’ont pas du tout le même impact.

Il est défini pour des conditions chaudes et devient peu pertinent lorsque la température est basse.

Données: température T (°C) et humidité relative RH (%).
Unité: °C.
Symbole: HI.

Calculs

La régression NOAA est souvent formulée en Fahrenheit. On convertit d’abord la température, puis on convertit le résultat.

T_F = (T_C * 9/5) + 32

HI_F =
  -42.379
  + 2.04901523  * T_F
  + 10.14333127 * RH
  - 0.22475541  * T_F * RH
  - 0.00683783  * T_F^2
  - 0.05481717  * RH^2
  + 0.00122874  * T_F^2 * RH
  + 0.00085282  * T_F * RH^2
  - 0.00000199  * T_F^2 * RH^2

HI_C = (HI_F - 32) * 5/9

Exemples

T = 32°C
RH = 60%

T_F = 32 * 9/5 + 32 = 89.6°F
HI_F = 98.73°F
HI_C = (98.73 - 32) * 5/9 = 37.07°C

Avec 32°C et 60% d’humidité, la chaleur ressentie se rapproche d’environ 37°C.

Humidex

L’humidex est une alternative simple et populaire pour exprimer l’inconfort dû à l’humidité. Il donne un chiffre unique facilement compréhensible, ce qui le rend très adapté à un tableau de bord familial. Vous pouvez l’utiliser pour décider de ventiler, de fermer un volet, ou de limiter une sortie quand l’air devient lourd. Couplé au point de rosée, il aide à comprendre si l’inconfort vient d’une vraie humidité de l’air ou simplement de la température.

C’est un indicateur empirique, et les seuils d’interprétation varient selon l’habitude et l’activité physique.

Données: température T (°C) et pression de vapeur e (hPa).
Unité: indice (sans unité), exprimé comme une température.
Symbole: Humidex.

Calculs

Humidex = T + (5/9) * (e - 10)

Exemples

T = 32°C
RH = 60%

e_s(T) = 47.49 hPa
e = 0.60 * 47.49 = 28.49 hPa

Humidex = 32 + (5/9) * (28.49 - 10)
        = 32 + 10.27
        = 42.27

L’air est ressenti comme s’il faisait environ 42°C en raison de l’humidité.

Température apparente

La température apparente (ou “ressentie”) combine humidité et vent pour donner une estimation de ce que l’on ressent. Elle est particulièrement utile lors des intersaisons, quand le vent peut rendre une journée douce beaucoup plus fraîche. Sur un tableau de bord, c’est un bon indicateur pour choisir une tenue, surtout si vous sortez tôt le matin ou en soirée. Elle aide aussi à comparer deux journées avec la même température, mais un vent très différent, et donc un confort très différent.

Les formules de température apparente ne sont pas universelles et changent selon les organismes et les pays.

Données: température T (°C), pression de vapeur e (hPa) et vent v (m/s).
Unité: °C.
Symbole: AT.

Calculs

AT = T + 0.33 * e - 0.70 * v - 4.00

Exemples

T = 32°C
RH = 60%
V = 10 km/h  => v = 2.78 m/s

e_s(T) = 47.49 hPa
e = 0.60 * 47.49 = 28.49 hPa

AT = 32 + 0.33 * 28.49 - 0.70 * 2.78 - 4.00
   = 32 + 9.40 - 1.94 - 4.00
   = 35.46°C

L’humidité augmente la sensation de chaud, tandis que le vent la réduit, ce qui donne ici environ 35.5°C.

Refroidissement éolien

Le refroidissement éolien estime la perte de chaleur du corps due au vent. C’est l’indicateur le plus utile pour décider de s’habiller en hiver : gants, bonnet, couches supplémentaires. Il aide aussi à anticiper un refroidissement rapide lors d’une marche, d’un trajet à vélo ou d’une sortie nocturne. Sur un tableau de bord, une alerte sur un seuil de refroidissement éolien peut prévenir le foyer que les conditions sont plus rudes que ne le suggère la température. Il devient particulièrement pertinent quand la température est basse et que le vent se lève.

Il est défini pour des températures basses et un vent mesuré selon des conventions, ce qui le rend peu pertinent en dehors de ce cadre.

Données: température T (°C) et vitesse du vent v (km/h).
Unité: °C.
Symbole: WCI.

Calculs

WCI = 13.12 + 0.6215 * T - 11.37 * v^0.16 + 0.3965 * T * v^0.16

Exemples

T = -5°C
v = 30 km/h
v^0.16 = 1.7232

WCI = 13.12 + 0.6215 * (-5) - 11.37 * 1.7232 + 0.3965 * (-5) * 1.7232
    = -13.00°C

Même si le thermomètre indique -5°C, le vent donne une sensation de froid proche de -13°C.

Pression, altitude et densité de l’air

Pression réduite au niveau de la mer

La pression réduite au niveau de la mer met votre station au même référentiel que les cartes météo. C’est ce qui vous permet de suivre le passage des dépressions et anticyclones en comparant vos mesures aux bulletins. Sur un tableau de bord, elle rend vos courbes de pression beaucoup plus interprétables, surtout si vous comparez avec une station voisine. C’est aussi un bon moyen de détecter un capteur mal calibré : si votre pression est constamment décalée, quelque chose cloche.

Le résultat dépend de la manière dont on approxime la température moyenne de la colonne d’air entre votre station et le niveau de la mer.

Données: pression station P (hPa), altitude z (m) et température moyenne de la couche.
Unité: hPa.
Symbole: p0 (QNH).

Calculs

Cette relation provient de l’équation hypsométrique.

p0 = P * exp(g * z / (R_d * Tv))

Exemples

z = 120 m
T = 15°C
RH = 60%
P = 1000.0 hPa

e_s(T) = 17.02 hPa
e = 0.60 * 17.02 = 10.21 hPa
q = 0.00638 kg/kg
Tv = (15 + 273.15) * (1 + 0.61 * q) = 289.27 K

p0 = 1000.0 * exp(9.80665 * 120 / (287.05 * 289.27))
   = 1000.0 * exp(0.01417)
   = 1014.27 hPa

La pression que vous mesurez à 120 m d’altitude correspond ici à environ 1014 hPa au niveau de la mer.

Altitude barométrique à partir de la pression

Cette altitude est une traduction de la pression en hauteur, selon un modèle atmosphérique. Elle n’est pas fiable comme altitude réelle, mais elle rend une baisse ou une hausse de pression très visuelle. Sur un tableau de bord, elle peut rendre la tendance de pression plus intuitive pour le commun des mortels. Elle peut aussi servir comme indicateur relatif en randonnée, à condition de garder en tête qu’une dépression fera monter l’altitude même si vous ne bougez pas.

Cette altitude dépend du modèle atmosphérique choisi et ne remplace pas une altitude géodésique.

Données: pression P (hPa), pression de référence p0 (hPa) et température moyenne de la couche.
Unité: m.
Symbole: z_baro.

Calculs

z_baro = (R_d * Tv / g) * ln(p0 / P)

Exemples

P = 1000.0 hPa
p0 = 1013.25 hPa
Tv = 289.27 K

z_baro = (287.05 * 289.27 / 9.80665) * ln(1013.25 / 1000.0)
       = 8467.23 * 0.01316
       = 111.45 m

Dans ce modèle, une pression de 1000 hPa correspond à une altitude d’environ 111 m au-dessus du niveau de la mer.

Altitude pression en ISA

L’altitude pression en ISA exprime la pression selon une atmosphère standard, indépendamment de la météo locale. Elle est utile pour comparer des situations entre elles, car tout le monde utilise la même convention. Si vous vous intéressez à l’aéronautique ou au pilotage de drones, elle aide à situer la pression du jour par rapport au standard. Sur un tableau de bord, c’est aussi une manière simple de transformer P en une grandeur qui évolue de façon intuitive quand une dépression approche.

La formule suppose l’atmosphère standard et ignore la température réelle du jour.

Données: pression P (hPa).
Unité: m.
Symbole: PA.

Calculs

PA = 44330 * (1 - (P / 1013.25)^0.1903)

Exemples

P = 1000.0 hPa
PA = 44330 * (1 - (1000.0 / 1013.25)^0.1903)
   = 110.90 m

Dans l’atmosphère standard, 1000 hPa correspond à environ 111 m.

Densité de l’air humide

La densité dit très concrètement combien pèse un mètre cube d’air. Elle influence la traînée et la portance, donc les performances d’un drone, d’un planeur, ou l’effort ressenti face au vent. Elle intervient aussi dans des estimations énergétiques, par exemple la puissance disponible dans le vent pour une petite éolienne. Sur un tableau de bord, c’est une valeur de synthèse qui relie température, humidité et pression à un effet physique tangible. En période de chaleur, la densité baisse, ce qui explique pourquoi certains appareils volants se comportent différemment.

La densité dépend fortement de la température et de la pression, et l’incertitude sur l’humidité peut devenir non négligeable en air très humide.

Données: pression P (hPa), température T (°C) et pression de vapeur e (hPa).
Unité: kg/m3.
Symbole: rho.

Calculs

p_v = e * 100
p_d = P_Pa - p_v
rho = p_d / (R_d * T_K) + p_v / (R_v * T_K)

Exemples

T = 15°C  => T_K = 288.15 K
P = 1000.0 hPa  => P_Pa = 100000 Pa
e = 10.21 hPa  => p_v = 1021 Pa

p_d = 100000 - 1021 = 98979 Pa
rho = 98979 / (287.05 * 288.15) + 1021 / (461.5 * 288.15)
    = 1.204 kg/m3

Ici, un mètre cube d’air pèse environ 1.20 kg.

Altitude densité

L’altitude densité exprime à quelle altitude standard l’air du moment ressemble, du point de vue de sa densité. Elle augmente avec la chaleur et l’humidité, et elle peut grimper très haut même en plaine lors d’une canicule. Pour un amateur, c’est un indicateur parlant si vous utilisez un drone, car il résume pourquoi l’appareil tire moins bien et consomme plus. Sur un tableau de bord, elle permet d’expliquer simplement qu’un air chaud et humide est un air moins performant.

Il existe plusieurs variantes de calcul, et une formule approximative ne remplace pas un calcul complet en atmosphère réelle.

Données: pression, température et humidité, ou directement rho.
Unité: m.
Symbole: DA.

Calculs

Une approximation courante est décrite sur Density altitude. La formule ci-dessous suppose PA et DA en mètres, et T en °C.

T_ISA = 15 - 0.0065 * PA

DA ≈ PA + 36.6 * (T - T_ISA)

Exemples

P = 1000.0 hPa  => PA = 110.9 m
T = 30.0°C

T_ISA = 15 - 0.0065 * 110.9 = 14.28°C
DA = 110.9 + 36.6 * (30.0 - 14.28)
   = 110.9 + 36.6 * 15.72
   = 686 m

À cause de la chaleur, l’air se comporte comme s’il était à environ 686 m d’altitude standard, donc il est moins dense.

Tendance barométrique

La tendance barométrique est l’un des meilleurs indicateurs simples pour anticiper un changement de temps. Une baisse rapide est souvent associée à l’arrivée d’une dépression, donc plus de vent et un risque accru de pluie. Une hausse nette peut annoncer une amélioration et un ciel plus stable. Sur un tableau de bord, vous pouvez afficher la tendance sur 3 h et déclencher une notification quand la pente dépasse un seuil. C’est typiquement le genre de signal utile avant un trajet, surtout en période de perturbations.

Le résultat dépend beaucoup de la fenêtre choisie et du bruit de mesure.

Données: pression P (hPa) à différents instants et fenêtre Δt.
Unité: hPa/h.
Symbole: dp/dt.

Calculs

dp/dt ≈ (P2 - P1) / Δt

Exemples

P(12:00) = 1008 hPa
P(15:00) = 1002 hPa
Δt = 3 h

dp/dt = (1002 - 1008) / 3 = -2 hPa/h

La pression chute rapidement, ce qui est souvent associé à une dégradation du temps.

Indice de Zambretti

L’indice de Zambretti transforme pression, tendance et vent en une prévision textuelle très accessible. C’est agréable sur un tableau de bord, car cela donne une phrase plutôt qu’une courbe, ce qui parle immédiatement à tout le foyer. C’est aussi un jeu instructif si vous aimez confronter une heuristique ancienne à vos observations réelles. Il est préférable de l’utiliser comme un indicateur de tendance, puis de comparer avec un bulletin ou un modèle moderne.

Les variantes de Zambretti ne sont pas toutes identiques, et le résultat est très sensible aux conditions locales et au relief.

Données: pression (souvent p0), tendance, direction du vent et saison.
Unité: indice ou lettre selon l’implémentation.
Symbole: Z.

Calculs

Cet indice convertit pression et tendance en une prévision empirique via une table. La démarche est généralement la suivante.

Calculer p0 (pression réduite) si nécessaire.
Calculer la tendance sur une fenêtre (souvent 3 h).
Appliquer une correction selon la direction du vent et la saison.
Lire la lettre ou l’indice dans la table Zambretti.

Exemples

p0 = 1002 hPa
dp/dt = -2 hPa/h
vent = SW
mois = janvier

On classe cette tendance comme une baisse rapide. La table donne une prévision de type dégradation, typiquement associée à pluie et vent. Vous transformez des mesures physiques en une phrase de prévision simple, sans modèle numérique.

Vent et statistiques associées

Direction cardinale du vent

Convertir la direction en points cardinaux rend la lecture immédiate. C’est utile pour savoir de quel côté ouvrir une fenêtre, où la pluie va frapper la façade, ou dans quelle direction la fumée d’un barbecue va partir. Sur un tableau de bord familial, dire vent de nord-ouest est souvent plus parlant que 315°. Couplé aux rafales, cela aide aussi à comprendre pourquoi certains trajets sont plus pénibles selon l’orientation et le vent de face.

Le résultat dépend du nombre de secteurs choisi.

Données: direction D (°).
Unité: secteur (N, NNE, NE, …).
Symbole: D_card.

Calculs

On découpe 360° en secteurs. Pour 16 secteurs de 22.5° :

index = int((D + 11.25) / 22.5) mod 16

Exemples

D = 102°
index = int((102 + 11.25) / 22.5) = int(5.03) = 5
secteur(16 points) = ESE

Le vent vient ici de l’est-sud-est.

Composantes du vent

Les composantes u et v transforment un angle et une vitesse en un vecteur, ce qui évite les pièges des moyennes d’angles. Elles sont indispensables pour calculer un vent moyen cohérent, une rose des vents ou une dérive moyenne. Sur un tableau de bord, vous ne les afficherez pas forcément, mais elles servent de fondation à des statistiques plus fiables. Si vous aimez l’analyse, elles permettent aussi de repérer un basculement durable du vent, par exemple d’est vers ouest.

Il faut être cohérent sur la convention choisie pour la direction, car certains systèmes utilisent la direction vers laquelle souffle le vent.

Données: vitesse V (m/s) et direction D (°).
Unité: m/s.
Symbole: u et v.

Calculs

On suppose ici que D est la direction d’où vient le vent, comme en météorologie.

u = -V * sin(theta)
v = -V * cos(theta)

Exemples

V = 15.8 km/h  => V = 15.8 / 3.6 = 4.389 m/s
D = 102°  => theta = 102 * pi/180

u = -4.389 * sin(102°) = -4.293 m/s
v = -4.389 * cos(102°) =  0.913 m/s

Le flux d’air va principalement vers l’ouest, avec une petite composante vers le nord.

Vent moyen vectoriel sur une fenêtre

Le vent moyen vectoriel donne une direction moyenne qui a du sens, même quand le vent oscille autour du nord ou du sud. C’est souvent la valeur la plus utile à afficher au quotidien, car elle reflète mieux la tendance du vent qu’une direction instantanée. Vous pouvez l’utiliser pour décider de sortir à vélo, de sécuriser des objets, ou d’aérer sans créer de courant d’air désagréable. Associé à la rafale maximale, il aide à distinguer un vent établi d’un vent très irrégulier.

Il faut une fréquence de mesure suffisante pour capturer les variations du vent.

Données: séries de (u, v) et une fenêtre.
Unité: m/s et °.
Symbole: V_bar et D_bar.

Calculs

On moyenne d’abord u et v, puis on reconstruit vitesse et direction. On remet ensuite l’angle dans l’intervalle [0; 360[.

u_bar = mean(u_i)
v_bar = mean(v_i)
V_bar = sqrt(u_bar^2 + v_bar^2)
D_bar = atan2(-u_bar, -v_bar)

Exemples

On calcule ensuite la moyenne vectorielle.

V1 = 10 km/h
D1 = 350°
V2 = 10 km/h
D2 = 10°
V_bar = 9.85 km/h
D_bar = 360°

Ici, 360° correspond au Nord.

Moyenner le vent avec des composantes évite l’erreur classique de moyenne d’angles, comme entre 350° et 10°.

Vent parcouru

Le vent parcouru cumule la vitesse dans le temps et donne une notion de quantité de vent sur une période. C’est utile pour comparer deux journées, par exemple une avec quelques pics et une autre avec un vent modéré mais constant. Au quotidien, cela se relie à des effets concrets comme le séchage du linge, l’assèchement des sols ou la fatigue sur un trajet à vélo. Sur un tableau de bord, c’est un indicateur récapitulatif pratique à l’échelle de la journée ou de la semaine.

Un pas de mesure trop grand sous-estime les variations rapides.

Données: vitesse du vent V (km/h) et pas Δt.
Unité: km.
Symbole: WindRun.

Calculs

WindRun = somme(V_kmh * Δt_h)

Exemples

V = 15 km/h pendant 4 h
WindRun = 15 * 4 = 60 km

Sur 4 heures, l’air a défilé sur une distance équivalente à 60 km au niveau de la station.

Échelle de Beaufort

L’échelle de Beaufort traduit une vitesse en une catégorie descriptive. C’est très pratique pour communiquer, car cela transforme un nombre en une impression immédiatement compréhensible. Sur un tableau de bord, vous pouvez afficher la force et un libellé, ce qui aide à décider de sécuriser des objets ou de reporter une activité extérieure. C’est aussi une façon simple d’expliquer au foyer pourquoi il y a du vent aujourd’hui.

La correspondance dépend de la définition de la moyenne et de la hauteur de mesure.

Données: vitesse moyenne du vent V_mean sur une fenêtre (souvent 10 min).
Unité: Beaufort (0 à 12).
Symbole: B.

Calculs

On associe V_mean à une force de Beaufort via la table de correspondance. La vitesse doit être une moyenne représentative (souvent 10 minutes).

Exemples

V_mean = 15.8 km/h
Seuils Beaufort: 12 à 19 km/h  => force 3

Un vent moyen de 16 km/h correspond à une petite brise (force 3).

Facteur de rafale

Le facteur de rafale indique à quel point le vent est irrégulier et surprend. Un vent moyen modéré avec un fort facteur de rafale est souvent plus gênant et parfois plus dangereux qu’un vent plus fort mais régulier. C’est utile pour prévenir une personne de votre foyer qui prend la route, surtout en moto, à vélo, ou avec un véhicule haut. Sur un tableau de bord, il complète bien la rafale maximale : vous savez combien ça souffle au pire, et à quel point c’est instable.

Il faut que G et V_mean soient calculés sur la même fenêtre temporelle.

Données: rafale maximale G et vent moyen V_mean sur la même fenêtre.
Unité: sans unité.
Symbole: GF.

Calculs

GF = G / V_mean

Exemples

G = 35 km/h
V_mean = 15.8 km/h
GF = 35 / 15.8 = 2.22

Les rafales sont ici un peu plus de deux fois plus rapides que le vent moyen.

Intensité de turbulence

L’intensité de turbulence mesure la variabilité du vent autour de sa moyenne. Elle est utile pour comprendre un site, car des obstacles proches peuvent rendre le vent très irrégulier même si la vitesse moyenne est faible. Pour un amateur, c’est un bon indicateur de confort et de sécurité pour les activités sensibles aux rafales courtes (drone, cerf-volant, travaux en hauteur). Sur un tableau de bord, elle peut expliquer pourquoi une journée pas si venteuse est pourtant pénible.

Sans mesures suffisamment fréquentes, l’écart-type est sous-estimé et la turbulence réelle n’est pas capturée.

Données: échantillons rapides de vitesse du vent sur une fenêtre.
Unité: sans unité.
Symbole: TI.

Calculs

TI = ecart_type(V) / moyenne(V)

Exemples

V (m/s) = [4.0, 5.0, 3.0, 4.5]
moyenne = 4.125
ecart_type = 0.740
TI = 0.740 / 4.125 = 0.179  (soit 18%)

La vitesse varie ici d’environ 18% autour de sa moyenne sur la fenêtre considérée.

Rayonnement solaire et UV

Irradiation solaire cumulée sur une période

L’irradiation cumulée transforme une puissance instantanée en énergie reçue sur une période. C’est exactement ce qui vous intéresse si vous avez des panneaux solaires, ou si vous voulez comparer l’ensoleillement réel d’une journée. Sur un tableau de bord, elle permet de faire un bilan journalier ou hebdomadaire, plus parlant qu’une courbe en W/m2. Elle aide aussi à comprendre le séchage après la pluie, car plus d’énergie solaire signifie souvent un assèchement plus rapide.

Les mesures sont sensibles à l’ombrage, à l’encrassement du capteur et à l’orientation réelle.

Données: irradiance GHI (W/m2) et pas Δt.
Unité: Wh/m2 ou J/m2.
Symbole: E.

Calculs

E_Wh_m2 = somme(GHI_W_m2 * Δt_h)

Exemples

GHI = 600 W/m2 pendant 10 min
Δt_h = 10/60 h

E = 600 * (10/60) = 100 Wh/m2

En 10 minutes à 600 W/m2, chaque mètre carré reçoit environ 100 Wh d’énergie solaire.

Durée d’ensoleillement estimée

Cette durée donne un indicateur très intuitif : combien de temps il y a eu du soleil au-dessus d’un certain niveau. C’est idéal pour un tableau de bord familial, car c’est une question que tout le monde se pose en fin de journée. Vous pouvez l’utiliser pour planifier des activités extérieures, savoir si le linge a eu une chance de sécher, ou simplement suivre la saisonnalité. Couplée à l’irradiation, elle aide à distinguer un ciel voilé durable d’un ciel alternant nuages et éclaircies.

Le choix du seuil change fortement le résultat, et l’irradiance globale n’est pas équivalente à l’ensoleillement direct.

Données: GHI et un seuil.
Unité: h.
Symbole: T_sun.

Calculs

Une approche simple consiste à compter le temps au-dessus d’un seuil, comme évoqué dans l’article Wikipédia Durée d’ensoleillement.

T_sun = somme(Δt) pour les instants où GHI > seuil

Exemples

seuil = 120 W/m2
Δt = 1 min
GHI (W/m2) = [0, 50, 200, 300, 150]

Au-dessus du seuil: 200, 300, 150  => 3 minutes

Selon ce seuil, il y a eu 3 minutes d’ensoleillement sur les 5 minutes observées.

Conversion lux et W/m2

Cette conversion est utile si vous mélangez des sources qui parlent en lux (capteurs de luminosité, domotique) et d’autres qui parlent en W/m2 (capteurs de rayonnement, station météo). Sur un tableau de bord familial, elle permet d’afficher un indicateur parlant (plus ou moins lumineux), tout en conservant l’irradiance utile pour les bilans d’énergie solaire. Dans la pratique, cela sert aussi à comparer des matériels différents, ou à reconstituer un “équivalent lux” à partir de votre capteur en W/m2. Enfin, une incohérence persistante entre lux estimés et lux mesurés peut révéler un ombrage local, un capteur mal orienté, ou un dôme encrassé.

Lux et W/m2 ne mesurent pas la même chose, et la conversion dépend fortement du spectre lumineux (cf. Efficacité lumineuse). Un même W/m2 peut donner des lux très différents selon la lumière du jour, la nébulosité, ou une source artificielle. Le lux ignore l’UV et l’infrarouge, donc il ne permet pas de retrouver l’énergie totale hors du visible.

Données: illuminance E_v (lux) ou irradiance E_e (W/m2), et un choix de K (lm/W).
Unité: lux, W/m2 et lm/W.
Symbole: E_v, E_e, K.

Calculs

On approxime la relation par une efficacité lumineuse K (en lm/W), choisie selon votre contexte ou calibrée expérimentalement.

E_v (lx) ≈ K (lm/W) * E_e (W/m2)
E_e (W/m2) ≈ E_v (lx) / K (lm/W)

Exemples

Exemple 1 : passer des lux vers W/m2, avec une hypothèse K = 120 lm/W.

E_v = 80000 lx
K = 120 lm/W
E_e = E_v / K = 80000 / 120 = 666.7 W/m2

Avec cette hypothèse, 80 000 lx correspond à environ 670 W/m2 d’irradiance.

Exemple 2 : passer de W/m2 vers des lux, avec la même hypothèse.

E_e = 500 W/m2
K = 120 lm/W
E_v = K * E_e = 120 * 500 = 60000 lx

Avec cette hypothèse, 500 W/m2 correspond à environ 60 000 lx.

Indice de clarté du ciel

L’indice de clarté compare le rayonnement mesuré à ce que l’on attendrait en ciel clair. Il fournit un proxy simple de nébulosité, souvent plus stable qu’une simple impression visuelle. Sur un tableau de bord, il peut servir à qualifier la journée et à expliquer une production solaire inférieure au potentiel. Il est aussi utile pour détecter des dérives du capteur, par exemple un encrassement si l’indice reste anormalement bas.

Le résultat dépend fortement du modèle de ciel clair choisi et de la calibration du capteur.

Données: GHI et un modèle de ciel clair.
Unité: sans unité.
Symbole: k_t.

Calculs

k_t = GHI / GHI_clear

Exemples

GHI = 650 W/m2
GHI_clear = 900 W/m2
k_t = 650 / 900 = 0.72

Environ 72% de l’irradiance attendue en ciel clair atteint le sol, ce qui suggère un ciel partiellement voilé ou nuageux.

Irradiance UV érythémale

Cette conversion relie l’indice UV, qui est un nombre sans unité, à une puissance en W/m2. Cela permet de raisonner en exposition : plus la valeur est élevée, plus le temps avant coup de soleil diminue. Sur un tableau de bord, vous pouvez afficher un rappel concret, par exemple crème solaire ou chapeau quand la valeur dépasse un seuil. C’est aussi utile pour prévenir une personne de votre foyer, car un indice seul reste parfois abstrait. En cumulant cette puissance sur le temps, vous pouvez estimer une dose quotidienne, ce qui parle bien pour les activités longues à l’extérieur.

L’UVI est pondéré pour l’érythème et ne décrit pas la totalité des effets biologiques du spectre UV.

Données: indice UV UVI.
Unité: W/m2.
Symbole: E_ery.

Calculs

La définition de l’indice UV donne la conversion suivante.

E_ery = UVI / 40

Exemples

UVI = 6
E_ery = 6 / 40 = 0.15 W/m2

Un indice UV de 6 correspond à une puissance UV érythémale d’environ 0.15 W/m2.

Précipitations et hydrologie de base

Cumul de précipitations sur une fenêtre

Le cumul sur une fenêtre transforme une intensité en quantité d’eau tombée, ce qui est la mesure la plus parlante. C’est utile pour surveiller des épisodes intenses, repérer un risque d’inondation locale ou d’engorgement des gouttières. Pour le quotidien, un cumul rapide peut justifier de conduire plus prudemment, car la visibilité baisse et l’aquaplaning devient plus probable. Sur un tableau de bord, afficher le cumul sur 1 h et sur 24 h donne une vision à la fois de l’averse et du contexte humide.

Les pluviomètres à augets quantifient la pluie et peuvent sous-estimer en cas de vent fort.

Données: intensité R (mm/h) et pas Δt, ou un cumul monotone.
Unité: mm.
Symbole: P_window.

Calculs

P_window = somme(R_mm_h * Δt_h)

Exemples

R = 6 mm/h pendant 10 min
Δt_h = 10/60 h
P = 6 * (10/60) = 1.0 mm

Une intensité de 6 mm/h signifie qu’en 10 minutes, on accumule environ 1 mm de pluie.

Cumul journalier à partir d’un total remis à zéro

Le cumul quotidien est la base de vos statistiques météo personnelles : totaux mensuels, comparaisons d’une année à l’autre, nombre de jours de pluie. C’est aussi un repère concret pour savoir si le jardin a reçu assez d’eau aujourd’hui. Sur un tableau de bord, c’est une valeur simple à partager et facile à comprendre par toute la famille. Couplé à ET0, il permet de faire un bilan quotidien pluie contre assèchement.

Un reset inattendu (coupure, bug) se confond avec un changement de jour si l’horodatage n’est pas traité correctement.

Données: Pday (mm) et horodatage.
Unité: mm/j.
Symbole: P_jour.

Calculs

P_jour = max(Pday) sur la journée

Exemples

Pday au cours de la journée: [0.0, 0.4, 1.0, 3.2] mm
Juste après minuit (reset): [0.0] mm
P_jour = max([0.0, 0.4, 1.0, 3.2]) = 3.2 mm

Le cumul du jour est simplement la valeur maximale atteinte avant la remise à zéro.

Durée de pluie

La durée de pluie répond à une question différente du cumul : a-t-il plu longtemps ou seulement fort et brièvement ? C’est utile pour le quotidien, par exemple pour savoir si une sortie aurait été globalement possible entre deux averses. Au jardin, une pluie longue et faible infiltre souvent mieux qu’une averse courte et violente. Sur un tableau de bord, c’est un bon complément pour expliquer pourquoi quelques millimètres peuvent être très gênants s’ils s’étalent sur des heures.

Le choix du seuil change fortement le résultat, surtout si le capteur est bruité.

Données: intensité R (mm/h), pas Δt et un seuil.
Unité: h.
Symbole: T_pluie.

Calculs

T_pluie = somme(Δt) pour les instants où R > seuil

Exemples

seuil = 0.1 mm/h
Δt = 10 min
R (mm/h) = [0, 0.2, 1.5, 0, 0.4, 0]

Intervalles pluvieux: 0.2, 1.5, 0.4  => 3 intervalles
T_pluie = 3 * 10 min = 30 min = 0.5 h

Sur cette heure, il a plu environ 30 minutes selon votre seuil.

Intensité maximale de pluie

L’intensité maximale repère le moment le plus violent d’un épisode. C’est un bon indicateur de risque de ruissellement, de baisse de visibilité et d’aquaplaning. Pour le quotidien, cela peut déclencher une alerte quand une averse dépasse un seuil, même si le cumul total reste faible. Sur un tableau de bord, c’est aussi une manière simple de comparer des orages.

Le maximum dépend du pas de mesure et des filtrages.

Données: intensité R (mm/h) sur une fenêtre.
Unité: mm/h.
Symbole: R_max.

Calculs

R_max = max(R)

Exemples

R (mm/h) = [0, 0.2, 1.5, 0, 0.4, 0]
R_max = 1.5 mm/h

Le moment le plus intense de la fenêtre atteint ici 1.5 mm/h.

Intensité moyenne pendant les épisodes pluvieux

L’intensité moyenne pendant la pluie résume le style d’un épisode : bruine, pluie modérée, averse. Elle est utile pour comparer deux journées qui ont le même cumul, mais des répartitions très différentes. Pour le jardin, cela peut aider à estimer l’infiltration, car une pluie modérée pénètre souvent mieux qu’un pic très intense. Sur un tableau de bord, cela donne un chiffre plus représentatif que l’intensité maximale quand vous voulez comprendre l’impact global.

La moyenne n’est significative que si la définition de pluie (seuil, fenêtre) est stable et documentée.

Données: cumul P_window et durée de pluie T_pluie sur la même fenêtre.
Unité: mm/h.
Symbole: R_mean_wet.

Calculs

R_mean_wet = P_window / T_pluie

Exemples

Δt = 10 min
R (mm/h) = [0, 0.2, 1.5, 0, 0.4, 0]
seuil = 0.1 mm/h

P_window = (0.2 + 1.5 + 0.4) * (10/60)
         = 2.1 * 0.1667
         = 0.35 mm

T_pluie = 0.5 h
R_mean_wet = 0.35 / 0.5 = 0.70 mm/h

Quand il pleut, l’intensité moyenne est ici d’environ 0.7 mm/h.

Nombre d’épisodes pluvieux et cumul par épisode

Découper la pluie en épisodes vous permet de passer d’une simple courbe à une lecture événementielle : combien d’averses et quelle taille pour chacune. C’est pratique pour confronter votre station à un radar ou à vos souvenirs, par exemple un gros orage contre plusieurs petites averses. Dans le quotidien, cela aide à expliquer pourquoi on a eu l’impression qu’il pleuvait toute la journée alors que le cumul est faible. Pour la route, plusieurs épisodes rapprochés maintiennent la chaussée humide et augmentent la fatigue, même sans très gros cumul. Sur un tableau de bord, afficher le dernier épisode terminé avec son cumul est souvent plus parlant que le cumul du jour.

Il n’existe pas de définition unique d’un épisode, et le paramétrage (seuil, T_sep) change fortement le résultat.

Données: intensité R (mm/h), seuil, fenêtre et durée de séparation à sec.
Unité: nombre et mm.
Symbole: N_episodes et P_episode.

Calculs

La démarche est typiquement la suivante.

Définir une pluie si R > seuil.
Définir une séparation si R <= seuil pendant au moins T_sep.
Regrouper les intervalles pluvieux en épisodes.
Calculer un cumul par épisode par intégration.

Exemples

seuil = 0.1 mm/h
Δt = 10 min
T_sep = 30 min

R (mm/h) = [0, 0.3, 0.4, 0.2, 0, 0, 0, 0.5, 0.6, 0, 0, 0]

Episode 1: [0.3, 0.4, 0.2]  => cumul = (0.3+0.4+0.2) * (10/60) = 0.15 mm
Episode 2: [0.5, 0.6]       => cumul = (0.5+0.6) * (10/60) = 0.18 mm

Nombre d'episodes = 2

Vous distinguez deux averses séparées par une période suffisamment sèche, et vous pouvez comparer leurs cumuls.

Antecedent Precipitation Index

L’API est un indice simple qui mémorise les pluies récentes en leur donnant de moins en moins de poids au fil des jours. Il fournit un proxy d’humidité des sols, donc une idée de si le terrain est encore gorgé d’eau. La notion proche d’humidité antécédente est décrite sur Wikipédia : Antecedent moisture. Pour un amateur, c’est utile pour anticiper la boue, les chemins glissants, ou un risque accru de ruissellement lors de la prochaine pluie. Sur un tableau de bord, cela complète bien le cumul du jour : 5 mm après une longue sécheresse n’ont pas le même effet que 5 mm sur un sol déjà humide. Vous pouvez choisir k selon votre sol et votre climat, puis ajuster en observant si l’indice correspond à vos sensations sur le terrain.

Le coefficient k est un paramètre empirique, et l’API ne remplace pas une mesure d’humidité du sol.

Données: cumuls journaliers P_j (mm) et un coefficient de décroissance k.
Unité: mm (indice).
Symbole: API.

Calculs

API_j = P_j + k * API_{j-1}

Exemples

P_j = 5 mm
API_{j-1} = 10 mm
k = 0.9

API_j = 5 + 0.9 * 10 = 14 mm

Même s’il ne pleut que 5 mm aujourd’hui, l’indice reste élevé car le sol est possiblement encore marqué par les pluies récentes.

Conclusion

Je trouve fascinant de mesurer son environnement à l’aide de différents capteurs, mais je trouve tout aussi intéressante la possibilité de les combiner pour déterminer de nouvelles grandeurs, surtout lorsqu’elles sont utiles au quotidien.

La rédaction de cet article m’a permis de comprendre en quoi les données brutes fournies par ma station météo sont intéressantes, et quelles sont leurs limites. Mon intuition m’a toujours été utile à l’interprétation de ces capteurs, mais grâce à mes recherches, j’ai pu relier cette intuition à des faits scientifiques. J’ai aussi pu noter que mon intuition était parfois trompeuse, notamment sur le cas du verglas.