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Le radar - La mesure - Le principe |
Le principe de la détection de pluie
La détection de pluie par radar repose sur le principe de base de toute détection de cible par radar.
Un radar météorologique émet une série d'impulsions électromagnétiques très brèves qui sont focalisées par l'antenne du radar sous forme d'un faisceau très fin (avec une ouverture de l'ordre de 1° à 2°). L'orientation de ce faisceau dans l'espace est caractérisée par son site (l'angle par rapport à l'horizontale) et par son azimut (l'angle par rapport au nord). La longueur d'onde des impulsions émises varie de 3 à 10 cm selon les types de radar utilisés.
Lorsque le faisceau radar atteint une cible, celle-ci renvoie une partie de l'énergie qui lui est transmise sous forme d'un rayonnement dans toutes les directions. Une petite fraction de cette énergie est captée en retour par l'antenne du radar. Le temps écoulé entre l'émission de l'impulsion d'origine et la réception de l'énergie en retour permet de connaître précisément la distance de la cible. La connaissance du site et de l'azimut du faisceau radar permet donc d'indiquer sa position exacte dans l'espace.
Lorsque la cible est constituée de précipitations (pluie, neige ou glace) la puissance (Pr) de l'énergie réceptionnée par le radar dépend directement de la quantité de précipitation détectée dans l'ensemble du volume du faisceau. En découpant l'énergie réceptionnée en tranches de temps très petites on peut donc connaître la quantité de précipitation pour des tranches de distance croissante par rapport au radar. Chaque tranche de volume du faisceau radar est appelée "une porte".
Il est important de noter tout de suite que ces portes augmentent en taille et en altitude plus on s'éloigne du radar. Par exemple, pour un faisceau d'ouverture 2°, le rayon d'une porte sera de 174 m à 10 km du radar, 1740 m à 100 km du radar, 3491 m à 200 km du radar. On voit donc qu'à 200 km du radar la mesure des précipitations sera intégrée sur près de 7 km d'altitude. Si le site du faisceau n'est pas nul, l'axe du faisceau radar s'élève également par rapport au sol lorsqu'on s'éloigne du radar. La courbure de la Terre devient non négligeable à grande distance et renforce encore cet effet. Finalement, à plus de 200 km du radar l'altitude minimale des portes qui constituent le volume de résolution dans lequel les précipitations peuvent être détectées se situe le plus souvent à plusieurs km au dessus du sol.
En rassemblant l'ensemble des portes correspondant à un azimut donné, on peut estimer un profil des précipitations dans cette direction. En faisant effectuer une rotation régulière à l'antenne radar, on peut après un tour complet constituer une carte des précipitations détectées autour du radar. Cette carte est circulaire et son rayon est limité par la distance maximale d'exploitation pour le radar utilisé (en général de l'ordre de 150 à 250 km maximum pour un radar météorologique).
Cette carte constitue une première information purement qualitative sur les précipitations détectées. Il ne faut jamais oublier qu'elle correspond à des précipitations détectées à des altitudes croissantes avec la distance au radar, et intégrées en hauteur. Pour obtenir une estimation des intensités de pluie au sol plusieurs transformations sont nécessaires (suite).
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