Guide du système mondial d'observation 9789263204882

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Guide du Système mondial d’observation

Édition 2010

TEMPS

CLIMAT

EAU

Mise à jour en 2017

OMM-N° 488

Guide du Système mondial d’observation

Édition 2010 Mise à jour en 2017

OMM-N° 488

NOTE DE L’ÉDITEUR La base de données terminologique de l’OMM, METEOTERM, peut être consultée à l’adresse http://public.wmo.int/fr/ressources/meteoterm. Il convient d’informer le lecteur que lorsqu’il copie un hyperlien en le sélectionnant dans le texte, des espaces peuvent apparaître après http://, https://, ftp://, mailto:, et après les barres obliques (/), les tirets (-), les points (.) et les séquences de caractères (lettres et chiffres). Il faut supprimer ces espaces de l’URL ainsi recopiée. L’URL correcte apparaît lorsque l’on place le curseur sur le lien. On peut aussi cliquer sur le lien et copier l’adresse qui s’affiche dans le ruban du navigateur.

OMM-N° 488 © Organisation météorologique mondiale, 2010 L’OMM se réserve le droit de publication en version imprimée ou électronique ou sous toute autre forme et dans n’importe quelle langue. De courts extraits des publications de l’OMM peuvent être reproduits sans autorisation, pour autant que la source complète soit clairement indiquée. La correspondance relative au contenu rédactionnel et les demandes de publication, reproduction ou traduction partielle ou totale de la présente publication doivent être adressées au: Président du Comité des publications Organisation météorologique mondiale (OMM) 7 bis, avenue de la Paix Case postale 2300 CH-1211 Genève 2, Suisse

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ISBN 978-92-63-20488-2 NOTE Les appellations employées dans les publications de l’OMM et la présentation des données qui y figurent n’impliquent, de la part de l’Organisation météorologique mondiale, aucune prise de position quant au statut juridique des pays, territoires, villes ou zones, ou de leurs autorités, ni quant au tracé de leurs frontières ou limites. La mention de certaines sociétés ou de certains produits ne signifie pas que l’OMM les cautionne ou les recommande de préférence à d’autres sociétés ou produits de nature similaire dont il n’est pas fait mention ou qui ne font l’objet d’aucune publicité.

TABLEAU DES MISES À JOUR

Date

Partie/chapitre/ section

Objet de l’amendement

Proposé par

Approuvé par

Juillet 2012

Partie III: section 3.2, 3.2.1.2.6

Modification apportée au point 3.2.1.2.6 – Identification des stations, alinéas b) et c), dans un souci de cohérence avec le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), en application de la recommandation 1 (CSB-Ext. (06)) approuvée par le Conseil exécutif à sa cinquante-neuvième session

CSB-Ext.(06) et EC-LIX

Résolution 10 (EC-LIX)

Mai 2013

Partie III, appendice III.1

Version révisée des caractéristiques de fonctionnement des stations météorologiques automatiques, en application de la recommandation 2 (CSB-15) approuvée par le Conseil exécutif à sa soixante-cinquième session

CSB-15 et EC-65

Résolution 10 (EC-65)

Octobre 2017

Partie III, section 3.2, 3.2.1.2.6, 3.2.1.3.3.1, 3.2.1.3.3.2, 3.2.1.3.3.3, 3.2.1.3.4; nouvelle section 3.4; nouvel appendice III.4

Les anciens points 3.2.1.3.3.2 et 3.2.1.3.3.3 ont été supprimés

Président de la CSB

Résolution 3 (EC-69)

Le point 3.2.1.3.4 est devenu le point 3.2.1.3.3.2 Des changements ont dû être apportés pour inclure de nouveaux textes d’orientation conformément à la recommandation 4 (CSB-16)

TABLE DES MATIÈRES Page

INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

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PARTIE I. OBJET, PORTÉE, FONCTIONS ET ORGANISATION DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  1 1.1 Objet du Système mondial d’observation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Fonctions du Système mondial d’observation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.3 Organisation et mise en œuvre du Système mondial d'observation . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 PARTIE II. BESOINS EN DONNÉES D’OBSERVATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5 2.1 Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2 Évaluation et détermination des besoins en données d'observation. . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.2.1 Études de sensibilité et expériences sur les systèmes d’observation . . . . . . . . . . . 7 2.2.2 Expériences de simulation des systèmes d’observation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.3 Études théoriques et simulations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.4 Évaluations en laboratoire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 2.2.5 Conception et analyse de systèmes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2.6 Évaluations sur le terrain. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2.7 Domaines d’application des utilisateurs finals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.3 Évaluation des besoins et capacité des systèmes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.3.1 L’étude continue des besoins. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.3.2 La base de données sur les besoins des usagers et les capacités des systèmes d’observation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.3.2.1 Besoins des usagers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.3.2.2 Capacités des systèmes d’observation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3.3 L’examen critique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3.4 Déclarations d’orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.4 Conception des réseaux et besoins nationaux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.5 Évolution du Système mondial d'observation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 APPENDICE II.1. EXTRAIT DE LA BASE DE DONNÉES SUR LES BESOINS DES USAGERS ET LES CAPACITÉS DES SYSTÈMES D’OBSERVATION: EXEMPLE DE BESOINS POUR LA PRÉVISION NUMÉRIQUE DU TEMPS À L’ÉCHELLE DU GLOBE POUR QUELQUES VARIABLES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

14

APPENDICE II.2. EXEMPLES DE RÉSULTATS DE L’ÉTUDE CONTINUE DES BESOINS. . . . . . . 

15

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17 3.1 Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.1.1 Conception des réseaux d’observation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.1.2 Planification des réseaux et des stations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.1.3 Gestion des réseaux de stations dotées de personnel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.1.3.1 Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.1.3.2 Organisation de la division chargée de la gestion du réseau de stations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.1.3.3 Dispositions administratives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.1.3.4 Personnel de la division chargée de la gestion du réseau de stations. . 22 3.1.3.5 Tâches opérationnelles de la division chargée de la gestion du réseau de stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.1.3.6 Logistique et approvisionnements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.1.3.7 Création d’une nouvelle station. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.1.3.8 Inspections périodiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

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GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

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3.1.3.9

3.2

3.3

3.4 3.5

3.6

Autres activités de la division chargée de la gestion du réseau de stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1.3.10 Acquisition d’instruments et d’équipements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1.3.11 Vérification et entretien des instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.1.3.12 Coordination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.1.3.13 Planification et budgétisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.1.3.14 Surveillance des performances du réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.1.4 Gestion des réseaux de stations automatiques terrestres d’observation en surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1.4.1 Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1.4.2 Dispositions administratives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1.4.3 Tâches opérationnelles incombant à la division chargée de la supervision du réseau de stations automatiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Stations synoptiques en surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.2.1 Questions liées à l’organisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.2.1.1 Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.2.1.2 Stations terrestres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.2.1.3 Stations en mer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.2.1.4 Stations automatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.2.2 Observations et mesures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.2.2.1 Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.2.2.2 Observations effectuées aux stations terrestres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3.2.2.3 Observations effectuées aux stations en mer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Stations d'observation en altitude. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.3.1 Questions liées à l’organisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.3.1.1 Choix d’un site. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.3.1.2 Planification des installations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3.3.1.3 Organisation de l’unité d’observation en altitude. . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.3.1.4 Archivage des données et tenue à jour des relevés d’observation . . . . 78 3.3.1.5 Transmissions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 3.3.1.6 Personnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 3.3.1.7 Formation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.3.1.8 Normes de qualité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 3.3.2 Observations et mesures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 3.3.2.1 Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 3.3.2.2 Observations par ballon-pilote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 3.3.2.3 Observations de radiosondage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 3.3.2.4 Observations de radiovent. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 3.3.2.5 Observations de radiosondage-radiovent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 3.3.2.6 Observations combinées de radiosondage et de radiovent. . . . . . . . . . 84 3.3.2.7 Sondages aérologiques au moyen d’un système automatisé d’observation en altitude à bord de navires ou au sol . . . . . . . . . . . . . . 84 3.3.2.8 Systèmes d’observation en altitude. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.3.2.9 Conditions d’observation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 3.3.3 Aspects particuliers de la gestion d’une station. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.3.3.1 Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.3.3.2 Approvisionnement en instruments et en équipements . . . . . . . . . . . . 91 3.3.3.3 Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.3.3.4 Besoins budgétaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Stations météorologiques d'aéronefs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Stations de météorologie aéronautique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 3.5.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 3.5.2 Instrumentation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.5.3 Lieux d’implantation des stations météorologiques et des instruments . . . . . . . . 95 3.5.4 Programme d’observation et de préparation des messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.5.5 Transmissions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.5.6 Personnel et formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.5.7 Normes de qualité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Stations sur navires affectés à la recherche et à des projets spéciaux. . . . . . . . . . . . . . . . . 97

TABLE DES MATIÈRES

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3.7 Stations climatologiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.7.1 Organisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.7.2 Réseau de stations climatologiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.7.3 Classification des stations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.7.3.1 Stations climatologiques de référence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.7.3.2 Stations climatologiques principales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.7.3.3 Stations climatologiques ordinaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 3.7.3.4 Stations climatologiques destinées à des fins particulières . . . . . . . . . . 99 3.7.4 Fonctionnement des stations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 3.7.5 Normes de qualité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 3.7.6 Archivage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 3.8 Stations de météorologie agricole. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 3.8.1 Organisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 3.8.2 Classification des stations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 3.8.3 Fonctionnement des stations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3.9 Stations spéciales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3.9.1 Fonctions générales et buts des stations spéciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3.9.2 Types de stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3.9.2.1 Stations radar météorologiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3.9.2.2 Stations radiométriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 3.9.2.3 Stations de détection des parasites atmosphériques . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.9.2.4 Stations à bord d’aéronefs de reconnaissance météorologique . . . . . . 109 3.9.2.5 Stations de sondage par fusée météorologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.9.2.6 Stations de la Veille de l’atmosphère globale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 3.9.2.7 Stations de mesure dans la couche limite planétaire . . . . . . . . . . . . . . . 122 3.9.2.8 Stations marégraphiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 APPENDICE III.1. SPÉCIFICATIONS FONCTIONNELLES POUR LES STATIONS MÉTÉOROLOGIQUES AUTOMATIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  128 APPENDICE III.2. ENSEMBLE MINIMAL DE VARIABLES QUE DOIVENT TRANSMETTRE LES STATIONS MÉTÉOROLOGIQUES AUTOMATIQUES STANDARD DESSERVANT PLUSIEURS UTILISATEURS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  134 APPENDICE III.3. MÉTADONNÉES DES STATIONS MÉTÉOROLOGIQUES AUTOMATIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  136 APPENDICE III.4. PROGRAMME DE NAVIRES D’OBSERVATION BÉNÉVOLES DE L’OMM . .  144 ANNEXE A. MESSAGES D'OBSERVATION DE CRIQUETS PÈLERINS PROVENANT DE NAVIRES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  163 ANNEXE B. DIRECTIVES CONCERNANT LA COMMUNICATION DES INFORMATIONS RELATIVES AUX VAGUES PHÉNOMÉNALES ET LA CONSIGNATION DE CES INFORMATIONS DANS LES REGISTRES MÉTÉOROLOGIQUES, ET EXEMPLE D'IMPRIMÉ SPÉCIALEMENT CONÇU À CET EFFET. . .  164 ANNEXE C. DIRECTIVES CONCERNANT L'EXÉCUTION DES OBSERVATIONS ET LA CONSIGNATION DES DONNÉES RELATIVES AUX COURANTS MARINS À BORD DES NAVIRES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  166

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GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

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ANNEXE D. DIRECTIVES POUR L'ORGANISATION DES ACTIVITÉS DES AGENTS MÉTÉOROLOGIQUES DES PORTS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  170 ANNEXE E. PUBLICATIONS DE MÉTÉOROLOGIE MARITIME, PRODUITES PAR DES SERVICES NATIONAUX ET PAR DES ORGANISATIONS INTERNATIONALES, QUI PRÉSENTENT UN INTÉRÊT POUR LES MARINS ET LES OBSERVATEURS EN MER. . . . . . . . . .  177 PARTIE IV. LE SOUS-SYSTÈME SPATIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  178 4.1 Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 4.1.1 Historique du sous-système spatial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 4.1.2 Relation avec le sous-système de surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 4.1.3 Coordination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 4.2 Le segment spatial de référence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 4.2.1 Satellites héliosynchrones à défilement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 4.2.1.1 Principe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 4.2.1.2 Mise en œuvre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 4.2.1.3 Missions d’observation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 4.2.1.4 Missions de diffusion des données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 4.2.1.5 Autres missions de communication. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 4.2.1.6 Missions de surveillance de l’espace. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 4.2.2 Satellites géostationnaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 4.2.2.1 Missions d’observation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 4.2.2.2 Missions de diffusion des données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 4.2.2.3 Missions de collecte des données et de recherche et de sauvetage . . . 188 4.2.2.4 Missions de surveillance de l’environnement spatial . . . . . . . . . . . . . . . 188 4.2.3 Satellites de recherche-développement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 4.2.3.1 Objectifs principaux des missions satellitaires de recherchedéveloppement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 4.2.3.2 Pertinence des missions satellitaires de recherchedéveloppement pour le système mondial d’observation. . . . . . . . . . . . 189 4.2.3.3 Transition jusqu’à la mise en exploitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 4.3 Circulation des données et services aux usagers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 4.3.1 Principales caractéristiques du segment terrien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 4.3.2 Service mondial intégré de diffusion de données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 4.3.3 Services aux usagers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 4.3.4 Formation des usagers dans le domaine de la météorologie satellitaire . . . . . . . . 194 4.4 Produits dérivés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 4.4.1 Méthodes d’étalonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 4.4.2 Catégories de produits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 4.5 Tendances du sous-système spatial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 PARTIE V. RÉDUCTION DES DONNÉES DU NIVEAU I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  200 5.1 Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 5.2 Procédure de réduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 5.3 Établissement de la moyenne des quantités mesurées. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Référence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 PARTIE VI. CONTRÔLE DE LA QUALITÉ DES DONNÉES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  202 6.1 Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 6.1.1 Les différents niveaux d’application des procédures de contrôle de la qualité . . . 203 6.1.2 Erreurs d’observation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 6.2 Aspects généraux des procédures de contrôle de la qualité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 6.2.1 Normes et responsabilités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 6.2.2 Portée du contrôle de la qualité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

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6.2.3 Mise en œuvre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 6.2.3.1 Méthodes manuelles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 6.2.3.2 Méthodes automatiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .208 6.3 Autres procédures de contrôle de la qualité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 6.3.1 Mise à disposition de statistiques concernant les variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 6.3.2 Utilisation d’abréviations convenues. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 6.3.3 Emploi d’illustrations et de diagrammes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 6.3.4 Vérifications mathématiques simplifiées. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 APPENDICE VI.1. CONTRÔLE DE LA QUALITÉ DES DONNÉES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  212 APPENDICE VI.2. DIRECTIVES RELATIVES AUX PROCÉDURES DE CONTRÔLE DE LA QUALITÉ DES DONNÉES PROVENANT DES STATIONS MÉTÉOROLOGIQUES AUTOMATIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  219 Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 PARTIE VII. CONTRÔLE DE L’EXPLOITATION DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION. .  230 7.1 Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 7.2 Mise en œuvre des procédures de contrôle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 7.2.1 Contrôle quantitatif de l’exploitation de la Veille météorologique mondiale . . . . 230 7.2.1.1 Contrôles mondiaux annuels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 7.2.1.2 Contrôle du fonctionnement du réseau principal de télécommunications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 7.2.2 Contrôle de la qualité des données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 7.2.2.1 Centres de contrôle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 7.2.2.2 Procédures et formes de présentation utilisées pour l’échange des résultats des opérations de contrôle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 PARTIE VIII. GESTION DE LA QUALITÉ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  235 8.1 Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 8.2 Cadre de référence pour la gestion de la qualité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 8.3 Les normes techniques de l’OMM en tant que documents de référence. . . . . . . . . . . . . . 236 8.4 Système de gestion de la qualité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

INTRODUCTION

Généralités Aux termes de sa Convention, l’Organisation météorologique mondiale (OMM) a notamment pour vocation de faciliter la coopération mondiale aux fins de la création de réseaux de stations effectuant des observations météorologiques ou d’autres observations géophysiques liées à la météorologie, et d’encourager l’établissement et le maintien de centres météorologiques chargés de fournir des services pertinents. Le but de l’Organisation est également d’encourager la normalisation des observations météorologiques et d’uniformiser la publication des observations et des statistiques. Aux fins de cette normalisation, le Congrès météorologique mondial adopte un Règlement technique qui définit les pratiques et procédures que les pays Membres de l’Organisation doivent appliquer en météorologie. Ce Règlement technique comprend des manuels portant sur divers aspects des activités de l’Organisation et il est complété par un certain nombre de guides, qui exposent ses modalités d’application et précisent comment développer les services météorologiques à l’échelle nationale. Le présent guide traite de l’organisation et de la mise en œuvre du Système mondial d’observation, qui est l’une des trois composantes essentielles du Programme de la Veille météorologique mondiale. La Veille météorologique mondiale La Veille météorologique mondiale (VMM), un programme central de l’OMM, comprend des systèmes d’observation, des installations de télécommunication, ainsi que des centres de traitement de données et de prévision exploités par les Membres afin de communiquer les informations météorologiques et les données géophysiques connexes nécessaires pour fournir des services efficaces dans tous les pays. Les Membres de l’OMM coordonnent et appliquent, dans le cadre de la VMM, des méthodes de mesure normalisées et des procédures de télécommunication communes et présentent des données d’observation et des informations traitées de manière à les rendre universellement compréhensibles, quelle que soit la langue. L’OMM coordonne et suit de près les travaux de la VMM, de même que l’exploitation de ses installations, afin de garantir que chaque pays ait accès à toutes les informations dont il a besoin pour fournir des services quotidiens de météorologie et pour mener des activités de planification et de recherche à long terme. L’un des principaux objectifs de la VMM est de fournir l’infrastructure de base permettant d’obtenir les données d’observation et les services connexes nécessaires pour les programmes internationaux pertinents traitant de questions environnementales à l’échelle planétaire. L’action de la VMM a une dimension tout à la fois planétaire, régionale et nationale. Elle comprend la conception, la mise en œuvre, l’exploitation et le développement des trois éléments centraux suivants, qui sont reliés et de plus en plus intégrés: a)

Le Système mondial d’observation (SMO), qui exploite les installations et prend les dispositions nécessaires pour effectuer des observations à des stations sur terre et en mer, ainsi qu’à bord d’aéronefs, de satellites météorologiques et d’autres plates-formes; il a pour but de fournir des données d’observation utilisables dans le cadre d’activités d’exploitation comme de recherche;

b)

Le Système mondial de télécommunications (SMT), qui prend la forme de réseaux intégrés de centres et d’installations de télécommunication, en particulier de centres régionaux de télécommunications, aux fins de l’acquisition et de la diffusion rapides et fiables des données d’observation et des informations traitées;

xii c)

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Le Système mondial de traitement des données et de prévision (SMTDP), qui comprend des centres météorologiques mondiaux, régionaux/spécialisés et nationaux et vise à fournir des données traitées, des analyses et des produits de prévision.

La mise en œuvre, l’intégration et l’exploitation efficace des trois éléments centraux sont assurées dans le cadre des programmes de soutien suivants: a)

Le programme de gestion des données de la Veille météorologique mondiale, qui surveille et gère le flux d’informations dans le cadre de la VMM pour garantir la qualité des données et des produits, leur mise à disposition en temps utile, ainsi que l’utilisation de présentations standard pour répondre aux besoins des Membres et d’autres programmes de l’OMM;

b)

Le programme des activités d’appui à la Veille météorologique mondiale, qui donne des orientations techniques particulières, apporte un appui en matière de formation et de mise en œuvre, assure le Service d’information sur le fonctionnement de la VMM et soutient des initiatives de coopération.

Des spécifications et des détails supplémentaires sur les fonctions et l’organisation des trois composantes essentielles de la VMM figurent dans les Volumes I respectifs des Manuels du Système mondial d’observation, du Système mondial de traitement des données et de prévision et du Système mondial de télécommunications, qui constituent des annexes du Règlement technique. Buts du Guide du Système mondial d’observation Le présent guide a pour objet premier de fournir des renseignements pratiques sur l’élaboration, l’organisation, la mise en œuvre et l’exploitation du Système mondial d’observation afin d’encourager la participation de tous les Membres à ce dernier et d’optimiser son utilité pour chacun d’eux. Ce guide, qui explique et décrit les pratiques, les procédures et les spécifications du SMO, vise à aider le personnel technique et administratif responsable, dans les Services météorologiques nationaux, des réseaux de stations d’observation, à élaborer les instructions pour l’observation au plan national. La première édition du Guide du Système mondial d’observation a été achevée en 1977, en application d’une décision adoptée par la Commission des systèmes de base de l’OMM au cours de sa sixième session tenue à Belgrade en 1974. Le Guide a depuis fait l’objet d’un certain nombre de révisions et d’amendements, qui ont tous été incorporés dans cette nouvelle édition révisée. La présente édition contient les amendements adoptés par la Commission des systèmes de base à sa quatorzième session tenue à Dubrovnik (Croatie) du 25 mars au 2 avril 2009, tels qu’ils figurent dans les annexes des recommandations 2 (CSB-XIV) et 3 (CSB-XIV) qui ont été approuvées par le Conseil exécutif à sa soixante et unième session en juin 2009 au titre de sa résolution 6 (EC-LXI). Le Guide complète les dispositions réglementaires sur les questions d’observation figurant dans le Règlement technique (OMM-N° 49) et le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544). Pour faciliter sa consultation, il suit approximativement le même plan que ce dernier. Il complète également le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8). Il est par ailleurs lui-même complété par le Guide du Système mondial de traitement des données (OMM-N° 305). On trouvera ci-après une liste des publications liées au Guide du Système mondial d’observation, qui peuvent être utilisées conjointement: Atlas international des nuages (OMM-N° 407) Guide de l’assistance météorologique aux activités maritimes (OMM-N° 471) Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), septième édition Guide des pratiques climatologiques (OMM-N° 100) Guide des pratiques de météorologie agricole (OMM-N° 134)

INTRODUCTION

xiii

Guide des pratiques hydrologiques (OMM-N° 168) Guide des systèmes d’observation et de diffusion de l’information pour l’assistance météorologique à la navigation aérienne (OMM-N° 731) Guide du Système mondial de traitement des données (OMM-N° 305) Guide sur l’application de normes d’enseignement et de formation professionnelle en météorologie et en hydrologie (OMM-N° 1083), Volume I ‒ Météorologie Information on meteorological and other environmental satellites (WMO-No. 411) Manuel des codes (OMM-N° 306) Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544) Manuel du Système mondial de télécommunications (OMM-N° 386) Manuel du Système mondial de traitement des données et de prévision (OMM-N° 485) Règlement technique (OMM-N° 49) Sixième Plan à long terme de l’OMM 2004–2011 (OMM-N° 962) Veille météorologique mondiale: http://​www​.wmo​.int/​pages/​prog/​www/​index​_en​.html Modalités de mise à jour du Guide On trouvera dans l’appendice des dispositions générales du Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544) des informations détaillées sur les modalités de mise à jour des guides de l’OMM qui relèvent de la responsabilité de la Commission des systèmes de base.

PARTIE I. OBJET, PORTÉE, FONCTIONS ET ORGANISATION DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

1.1

OBJET DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Le Système mondial d’observation (SMO) fournit, à partir de la Terre et de l’espace extraatmosphérique, des observations de l’état de l’atmosphère et de la surface des océans aux fins de l’élaboration d’analyses, de prévisions et d’avis météorologiques pour tous les programmes de l’OMM et pour les programmes écologiques pertinents d’autres organisations internationales. Il est exploité par les Services météorologiques nationaux et des agences spatiales nationales ou internationales. Plusieurs groupements traitant de systèmes d’observation spécifiques ou de régions géographiques particulières y participent. Le Système mondial d’observation est un système coordonné comprenant divers sous-systèmes d’observation, dont le principal objectif est de fournir, de manière économique et efficace, des données d’observation normalisées et de qualité élevée relevant de la météorologie ou de domaines connexes de la géophysique et de l’environnement, provenant de toutes les parties du globe et de l’espace extra-atmosphérique, qui sont nécessaires pour l’élaboration en temps réel d’analyses, de prévisions et d’avis météorologiques. Le SMO fournit aussi des données d’observation à des fins de recherche, à l’appui d’autres programmes de l’OMM ou de programmes pertinents d’autres organisations internationales, ainsi qu’en a décidé l’Organisation. Principaux objectifs à long terme Les principaux objectifs à long terme du Système mondial d’observation sont les suivants: a)

Améliorer et optimiser les systèmes mondiaux d’observation de l’état de l’atmosphère et de la surface des océans afin de contribuer au mieux à l’élaboration d’analyses, de prévisions et d’avis météorologiques de plus en plus fiables et aux activités de surveillance du climat et de l’environnement menées à bien dans le cadre de programmes de l’OMM ou d’autres organisations internationales pertinentes;

b)

Pourvoir à la normalisation nécessaire des techniques et pratiques d’observation, notamment en planifiant des réseaux régionaux pour répondre aux besoins des utilisateurs en matière de qualité, de résolution spatiale et temporelle et de stabilité long terme.

1.2

FONCTIONS DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Les besoins auxquels doit répondre le Système mondial d’observation sont déterminés par les Membres de l’Organisation, au sein des conseils régionaux et des commissions techniques, et sont formulés dans le cadre des divers programmes de l’OMM. Le SMO doit essentiellement fournir les données de base nécessaires aux fonctions d’assistance que les Services météorologiques nationaux ou d’autres organismes doivent remplir pour contribuer à la protection civile, ainsi qu’au bien-être et au développement socio-économiques de leurs pays. Ces fonctions se répartissent en trois grandes catégories: a)

Prévisions météorologiques, notamment des renseignements sur le temps actuel, des avis de phénomènes météorologiques dangereux et des prévisions du temps à diverses échéances pouvant aller jusqu’à un mois voire plus;

2

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

b)

Renseignements climatologiques et conseils concernant l’application des données et des connaissances météorologiques;

c)

Assistance hydrologique, notamment les avis de crues.

Ces trois catégories comprennent diverses fonctions d’assistance spécialisée et d’applications spéciales de la météorologie, qui nécessitent différents types d’observations et de mesures météorologiques à diverses échelles. On citera notamment les prévisions à courte, moyenne et longue échéances, la diffusion d’avis d’occurrence de phénomènes météorologiques violents tels que les cyclones tropicaux, les dépressions polaires, les averses de grêle, les crues et les violentes chutes de neige, sans oublier l’assistance à l’aviation, à la navigation maritime, à l’agriculture et à d’autres secteurs d’activités tels que la production d’énergie, la protection de l’environnement, la construction et le tourisme. En règle générale, les besoins auxquels le Système mondial d’observation doit répondre pour chacun de ces domaines sont déterminés par les commissions techniques de l’OMM à savoir la Commission des systèmes de base, la Commission de climatologie, la Commission des sciences de l’atmosphère, la Commission d’hydrologie, la Commission de météorologie aéronautique, la Commission de météorologie agricole et la Commission technique mixte OMM/COI d’océanographie et de météorologie maritime. Plusieurs programmes internationaux utilisent également les moyens et installations de la Veille météorologique mondiale, en particulier ceux du Système mondial d’observation, et ont leurs propres besoins. Il convient de citer notamment le Programme mondial de recherche sur le climat, le Conseil international pour la science, le Système mondial de prévisions de zone, le Système mondial de surveillance continue de l’environnement du Programme des Nations Unies pour l’environnement et le Système mondial intégré de services océaniques, qui est une entreprise conjointe de l’OMM et de la Commission océanographique intergouvernementale (COI) de l’Organisation des Nations Unies pour l’éducation, la science et la culture (UNESCO). La formulation des besoins en matière de données est un processus qui évolue en fonction de l’expérience acquise dans le domaine des systèmes d’observation et des améliorations apportées aux techniques d’assimilation des données. Ce processus met en balance les demandes des utilisateurs et les possibilités techniques de résolution des données. Des informations plus détaillées sont données sur ce point dans la partie II.

1.3

ORGANISATION ET MISE EN ŒUVRE DU SYSTÈME MONDIAL D'OBSERVATION

Pour répondre aux besoins mentionnés ci-dessus, le Système mondial d’observation est conçu comme un système composite comprenant le sous-système de surface et le sous-système spatial (satellite). Le premier, qui est examiné plus en détail dans la partie III du présent guide, se compose des réseaux synoptiques de base régionaux, d’autres réseaux de stations sur terre, en mer et à bord d’aéronefs, de stations de météorologie agricole, de stations climatologiques et de stations spéciales. Le second (voir la partie IV) est composé de satellites météorologiques à défilement, de satellites météorologiques géostationnaires et de satellites de recherche et développement sur l’environnement. Outre ce segment spatial, il comporte un segment terrestre pour la réception et le traitement des données de satellite. Ce système composite fournit des observations que l’on peut classer grosso modo en deux catégories: a)

Informations quantitatives déduites directement ou indirectement de mesures effectuées à l’aide d’instruments;

b)

Informations qualitatives descriptives.

PARTIE I. OBJET, PORTÉE, FONCTIONS ET ORGANISATION DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

3

À titre d’exemples, les informations quantitatives décrivant l’état physique de l’atmosphère comprennent les mesures de la pression atmosphérique, de l’humidité, de la température de l’air et de la vitesse du vent, tandis que les informations qualitatives ou descriptives comprennent les observations de la nébulosité, du type de nuages et de la nature des précipitations. À la demande du Congrès météorologique mondial, la Commission des systèmes de base a étudié l’évolution du Système mondial d’observation et élaboré le document technique Implementation Plan for Evolution of Space and Surface-based Subsystems of the GOS (Plan de mise en œuvre pour l’évolution de la composante spatiale et de la composante de surface du SMO) (WMO/TD-No. 1267). L’un des principaux objets de ce document est d’aider les Membres à se préparer aux changements que devrait connaître le Système mondial d’observation dans les deux prochaines décennies. La mise en œuvre du nouveau SMO devrait faciliter la coopération entre les Membres aux niveaux national, régional et mondial. Dans les pays en développement, le futur Système mondial d’observation devra traiter des infrastructures, de la formation, des équipements et des produits consomptibles. Activités liées à la mise en œuvre Les activités liées à la mise en œuvre du Système mondial d’observation visent à atteindre les buts suivants: a)

Une normalisation accrue des techniques et pratiques d’observation, ainsi que leur amélioration du point de vue de la conception comme de la planification, de même que la mise en œuvre de réseaux d’observation redéfinis à l’échelle régionale;

b)

Une amélioration des performances du réseau mondial pour répondre avec un maximum d’efficacité aux besoins communiqués du point de vue de l’incertitude, de la résolution spatiale et temporelle, ainsi que de la rapidité d’acheminement des observations météorologiques;

c)

L’évaluation du rapport coût-efficacité, de la viabilité à long terme et des dispositions novatrices concernant la collaboration entre les Services météorologiques et hydrologiques nationaux pour l’exploitation du Système mondial d’observation modernisé;

d)

L’analyse des besoins évolutifs de divers programmes d’applications en matière de données d’observation et l’élaboration de recommandations pour d’autres perfectionnements du SMO.

En ce qui concerne la mise en œuvre du Système mondial d’observation, le principe directeur veut que toutes les activités et tous les équipements liés à l’établissement et à l’exploitation du Système sur le territoire des pays relèvent de la responsabilité des pays respectifs, qui devraient s’en acquitter autant que possible par leurs propres ressources. Lorsque cela est impossible, une assistance peut être fournie par le Programme des Nations Unies pour le développement, par la voie de programmes d’assistance bilatéraux ou multilatéraux, ou dans le cadre du Programme de coopération volontaire de l’OMM. La mise en œuvre du Système mondial d’observation dans les régions situées en dehors des limites territoriales nationales, par exemple dans l’espace extra-atmosphérique, les océans et l’Antarctique, se fonde sur le principe de la participation volontaire des pays qui souhaitent et peuvent apporter leur concours en fournissant des équipements ou des services soit individuellement, soit conjointement, en puisant dans leurs ressources nationales ou en ayant recours à un financement collectif. Le Système mondial d’observation est un système souple et évolutif comprenant divers éléments d’observation susceptibles d’être combinés ou ajustés pour tirer pleinement parti des avantages des nouvelles technologies ou répondre à de nouveaux besoins. En règle générale, cependant, le système devrait évoluer en se fondant sur des techniques éprouvées et devrait représenter la meilleure combinaison possible d’éléments d’observation qui:

4

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

a)

Permette de répondre au mieux aux exigences définies conjointement en matière d’incertitude, de résolution spatiale et temporelle et de rapidité d’acheminement des données;

b)

Soit réalisable sur le plan de l’exploitation comme du point de vue technique;

c)

Réponde aux besoins des Membres pour ce qui est du rapport coût-efficacité.

Dans l’ensemble du Système mondial d’observation, des méthodes normalisées de contrôle de la qualité sont appliquées à toutes les composantes du système d’observation afin de garantir l’obtention de données cohérentes et de haute qualité (voir la partie VI du présent guide). Un certain degré de redondance est nécessaire pour assurer la qualité des données et fournir une garantie contre une défaillance de telle ou telle composante. La mise en œuvre de composantes ou de stations polyvalentes est encouragée afin de répondre aux exigences des Membres pour ce qui est du rapport coût-efficacité.

PARTIE II. BESOINS EN DONNÉES D’OBSERVATION

2.1

GÉNÉRALITÉS

Bon nombre d’activités humaines liées à l’environnement exigent d’analyser des données d’observation. Les prévisions du temps, en particulier, se fondent sur des analyses météorologiques précises. Pour les mener à bien, les centres d’analyse doivent recevoir en temps utile des données d’observation présentant un degré de fiabilité élevé et provenant d’un réseau de stations suffisamment dense ou d’une autre source d’observation adéquate. Dans le domaine des analyses météorologiques, les critères d’incertitude, de résolution spatio-temporelle et d’actualité auxquels doivent répondre les données dépendent des facteurs suivants: a)

L’échelle des phénomènes météorologiques à analyser;

b)

Diverses caractéristiques (notamment la résolution) des techniques mises en œuvre pour la réalisation des analyses et des modèles qu’elles permettent d’élaborer.

Les besoins en données d’observation dépendent toujours du but visé et ils évoluent avec les progrès techniques. En règle générale, les exigences augmentent à mesure que les ordinateurs se font plus puissants et que la prévision numérique du temps et les modèles qui s’y associent deviennent mieux aptes à représenter des phénomènes se produisant à petite échelle. Des phénomènes météorologiques d’échelles différentes coexistent dans l’atmosphère. Par exemple, à l’échelle horizontale, une cellule orageuse ne s’étend que sur quelques kilomètres et a une durée de vie de quelques heures, tandis qu’un cyclone tropical s’étend sur environ un millier de kilomètres et dure 10 jours ou plus. De nombreuses cellules orageuses naissent et disparaissent durant le cycle de vie d’un cyclone tropical. La fréquence et l’espacement des observations devraient donc permettre d’obtenir des données décrivant les changements spatiotemporels des phénomènes météorologiques avec une résolution suffisante pour répondre aux besoins des usagers. Si l’espacement des observations est supérieur à 100 km, il n’est à l’ordinaire pas possible de détecter les phénomènes météorologiques dont l’échelle horizontale est inférieure à 100 km. La classification des échelles horizontales des phénomènes météorologiques présentée dans le Volume I du Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544) est la suivante: a) b) c) d) e)

Micro-échelle (inférieure à 100 m) pour la météorologie agricole; par exemple: évaporation; Petite échelle ou échelle locale (entre 100 m et 3 km); par exemple: pollution de l’air, tornades; Échelle moyenne (entre 3 et 100 km); par exemple: orages, brises de mer ou de montagne; Grande échelle (entre 100 et 3 000 km); par exemple: fronts, cyclones, concentration de nuages; Échelle planétaire (supérieure à 3 000 km); par exemple: ondes longues de la troposphère supérieure.

L’échelle horizontale d’un phénomène est étroitement liée à son échelle temporelle. Plus une perturbation est étendue sur le plan horizontal, plus elle est susceptible de durer longtemps (voir la figure II.1). Aussi les prévisions météorologiques à courte échéance nécessitent-elles des observations plus fréquentes et un réseau plus dense sur une surface limitée, pour permettre de détecter tous les phénomènes à petite échelle et de suivre leur évolution. Plus la période faisant l’objet de la prévision est longue, plus grande doit être la zone d’observation. Cependant, comme les phénomènes météorologiques d’échelles différentes subissent des interactions dynamiques, il peut s’avérer impossible de définir précisément les exigences des diverses échelles.

6

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

En règle générale, les exigences se répartissent en trois catégories: a)

Les besoins mondiaux, qui correspondent aux données d’observation nécessaires aux Membres de l’OMM pour pouvoir fournir une description générale des phénomènes et des processus météorologiques de grande envergure ou planétaires;

b)

Les besoins régionaux, qui correspondent aux données d’observation nécessaires à plus d’un Membre pour détailler les phénomènes atmosphériques de grande ampleur ou planétaires, ainsi que pour décrire des phénomènes de moindre envergure, à petite ou moyenne échelle, comme peuvent en avoir convenu les conseils régionaux;

c)

Les besoins nationaux, que définit chaque Membre selon ses propres intérêts.

Bien qu’il n’ait été question jusqu’ici que des processus se déroulant dans l’atmosphère et des applications météorologiques des données, les mêmes considérations valent pour les processus se déroulant à la surface de la Terre et pour les données exploitées en hydrologie ou en météorologie agricole. Les processus physiques et chimiques qui prévalent déterminent à quelle échelle les analyses doivent être effectuées, et le type d’interactions qui les caractérise définit la nature des données requises.

ÉVALUATION ET DÉTERMINATION DES BESOINS EN DONNÉES D'OBSERVATION

2.2

L’évaluation des besoins en données d’observation est un processus permanent qui s’appuie sur les services d’information qui sont nécessaires et sur le niveau croissant d’expérience en matière de systèmes d’observation (actuels comme envisagés). Plusieurs techniques et outils permettent aujourd’hui de procéder à ces évaluations. Certains d’entre eux exigent des ressources importantes et servent essentiellement à éprouver des hypothèses particulières.

Échelle planétaire Ondes longues de la troposphère Grande échelle supérieure Cyclones Échelle moyenne Dépressions Front Anticyclones Concentrations Cyclones tropicaux Prévision à Petite échelle nuageuses (ouragans) longue échéance Lignes de grains

6

10

5

10 (jour) 4

10 (heure) 3

10

2

10 (min)

Orages Vents catabatiques Prévision à courte échéance Tornades Micro-échelle Nuages convectifs Ondes orographiques Tourbillons de vent Prévision locale Vents forts locaux (prévisions d’aérodrome, Petit tourbillon de décollage, d’atterrissage) (mouvements turbulents) Turbulence en air clair

1

10

1

10

2

10

3

10 (1 km)

4

10 (10 km)

5

6

7

10 10 10 (100 km) (1 000 km) (10 000 km)

Figure II.1. Échelles horizontales (mètres) et temporelles (secondes) des phénomènes météorologiques

PARTIE II. BESOINS EN DONNÉES D’OBSERVATION

2.2.1

7

Études de sensibilité et expériences sur les systèmes d’observation

Ce type d’analyses exige des observations réelles provenant de réseaux ou de systèmes opérationnels, pilotes, de démonstration ou de recherche, de même que la possibilité de réaliser des prévisions numériques du temps. Les analyses les plus simples prennent la forme d’expériences d’interruption ou d’inclusion des données. En règle générale, on fait fonctionner un système d’assimilation et de prévision, tout d’abord avec un jeu de données de contrôle, puis en supprimant tout ou partie d’un ou de plusieurs types de données. Analyses et prévisions sont ensuite contrôlées sur la base des observations. La comparaison entre les résultats obtenus lors de l’une et de l’autre des deux périodes d’exploitation indique l’effet de l’interruption des données et, par là même, l’apport particulier d’un système d’observation. Les expériences sur les systèmes d’observation permettent notamment d’examiner l’incidence que peuvent avoir des modifications spatiales ou temporelles dans la configuration du réseau, ainsi que l’ajout ou la suppression d’un système d’observation, sans autre changement opérationnel. 2.2.2

Expériences de simulation des systèmes d’observation

Les expériences de simulation des systèmes d’observation permettent, à partir d’un jeu de données hypothétiques ou simulées, d’estimer dans quelle mesure un système d’observation entièrement nouveau pourrait modifier la précision des prévisions. Une ancienne prévision, qui sert de référence, est utilisée pour une exploitation de contrôle, sachant qu’elle décrit l’atmosphère «réelle». Des observations hypothétiques comportant des caractéristiques d’erreur plausibles sont ensuite élaborées à partir de l’exploitation de référence en des lieux et à des instants précis. Le jeu de données d’observation à analyser est alors assimilé par un modèle de prévision, et une nouvelle prévision est générée parallèlement à la prévision de contrôle. La différence entre les deux prévisions permet d’estimer approximativement l’impact du système d’observation simulé. Bien qu’elles soient limitées à des observations hypothétiques, les expériences de simulation des systèmes d’observation contribuent largement à évaluer l’utilité potentielle des données relevées par un système, avant la mise en œuvre de celui-ci. 2.2.3

Études théoriques et simulations

Les études théoriques et les simulations de l’utilité escomptée de données relevées par des systèmes de détection envisagés peuvent jouer un rôle important dans la planification des modifications à apporter au système d’observation actuel. De nombreuses études théoriques et simulations ont par exemple précédé le lancement de la première série de satellites géostationnaires d’exploitation pour l’étude de l’environnement (GOES) 1 – M afin de prédire la performance des capteurs embarqués. On a pu largement s’appuyer sur les résultats obtenus pour concevoir le système de traitement des données de terrain et les installations auxiliaires nécessaires. Une bonne planification des études théoriques et des simulations semble d’autant plus nécessaire que la complexité et le coût des systèmes vont croissant. Elles contribuent utilement à réduire les risques lorsqu’il s’agit de prendre des décisions relatives à l’élaboration ou à la mise en œuvre de systèmes à l’étape des études de conception ou de la recherche. 2.2.4

Évaluations en laboratoire

Certaines évaluations, en particulier les évaluations de techniques de traitement des données ou d’affichage, s’opèrent mieux et à moindre coût dans un environnement contrôlé, en laboratoire. Plusieurs Membres de l’OMM ont les moyens de développer et de tester des techniques de traitement et d’affichage des données. Par le passé, les résultats de leurs travaux ont porté leurs fruits pour la conception de groupes de capteurs, indépendants ou en réseaux.

8 2.2.5

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Conception et analyse de systèmes

Les activités de conception et d’analyse de systèmes visent essentiellement à déterminer le coût et l’impact opérationnel des modifications recommandées à la suite des études scientifiques. Elles comprennent la conception et la coordination de tout projet sur le terrain et/ou projet pilote qui pourrait se révéler nécessaire. 2.2.6

Évaluations sur le terrain

Les évaluations sur le terrain permettent d’étudier l’impact que de nouveaux jeux de données pourraient avoir sur les prévisions et sur les produits et services fournis. Elles revêtent une importance particulière au début et à la fin du processus, lors des phases de développement et de déploiement, pour que le soutien opérationnel soit bien défini et en place au moment voulu et que le personnel de terrain soit formé de manière à tirer le meilleur parti des nouveaux systèmes. 2.2.7

Domaines d’application des utilisateurs finals

Les besoins en données d’observation sont propres au domaine d’application de l’utilisateur final pour lequel le service est fourni. Outre la prévision du temps, les données peuvent être utilisées pour: a) L’agriculture et la production alimentaire; b) L’aéronautique; c) Les transports terrestres; d) Les ressources marines et la navigation maritime; e) L’hydrologie et les ressources en eau; f) L’industrie; g) La surveillance de l’environnement; h) La prévention des catastrophes et l’atténuation de leurs effets, l’intervention en cas d’urgence; i) L’énergie; j) Les services météorologiques destinés au public, la santé et la sécurité; k) La climatologie et les services climatologiques.

2.3

ÉVALUATION DES BESOINS ET CAPACITÉ DES SYSTÈMES

Il n’est guère facile de conjuguer toutes les compétences techniques décrites ci-dessus et de parvenir à un consensus pour la conception et la mise en œuvre de systèmes d’observation composites, à plus forte raison lorsque les besoins en données et la mise en œuvre des systèmes interviennent à l’échelle planétaire ou régionale. La Commission des systèmes de base a encouragé l’élaboration d’une procédure ou d’un processus permettant de s’y atteler avec autant d’objectivité que possible. C’est ainsi qu’est apparue l’étude continue des besoins, laquelle s’applique à tous les domaines couverts par les programmes de l’OMM, à savoir: a) La prévision numérique du temps à l’échelle mondiale; b) La prévision numérique du temps à l’échelle régionale; c) La météorologie synoptique; d) La prévision immédiate et la prévision à très courte échéance; e) Les prévisions saisonnières et interannuelles; f) La chimie de l’atmosphère; g) La météorologie aéronautique; h) La variabilité du climat; i) Les changements climatiques; j) La météorologie maritime; k) L’hydrologie; l) La météorologie agricole.

PARTIE II. BESOINS EN DONNÉES D’OBSERVATION

2.3.1

9

L’étude continue des besoins

L’étude continue des besoins a pour objet d’examiner à la fois les besoins en données d’observation des usagers (des besoins évolutifs) et les capacités des systèmes d’observation existants ou prévus. Le processus se solde par des déclarations d’orientation indiquant dans quelle mesure les capacités répondent aux besoins exprimés. À l’origine, le processus était appliqué aux besoins de la prévision numérique du temps à l’échelle du globe et aux capacités du sous-système spatial, mais, plus récemment, les besoins se sont étendus et il est devenu possible d’appliquer la technique aux systèmes d’observation en surface et à d’autres domaines d’application. Le processus s’articule en quatre étapes (voir figure II.2): 1. 2. 3. 4.

Un examen des besoins des usagers en données d’observation dans un domaine d’application couvert par les programmes de l’OMM; Un examen des capacités des systèmes d’observation actuels et prévus; Un examen critique de la mesure dans laquelle les capacités 2) répondent aux besoins 1); Une déclaration d’orientation fondée sur 3).

La déclaration d’orientation et l’examen critique ont pour objet: a)

D’indiquer aux Membres de l’OMM dans quelle mesure les systèmes actuels répondent à leurs besoins, les systèmes prévus y répondront et les systèmes proposés pourraient y répondre; ils permettent aussi aux Membres, par l’intermédiaire des commissions techniques, de vérifier si leurs besoins ont été correctement interprétés et, si nécessaire, de les mettre à jour dans le cadre du processus d’étude continue des besoins;

b)

De fournir aux Membres de l’OMM des ressources documentaires leur permettant de s’entretenir avec des organismes responsables du système d’observation pour déterminer si les systèmes existants devraient être maintenus, modifiés ou interrompus, si de nouveaux systèmes devraient être prévus et mis en œuvre, et si des activités de recherche et développement sont nécessaires pour répondre aux besoins insatisfaits des usagers.

À l’évidence, le processus d’étude continue des besoins doit être répété régulièrement, pour prendre en compte les nouvelles exigences et les informations les plus récentes. La figure II.2 indique les interactions prévues avec les organismes responsables du système d’observation et les groupes d’usagers. 2.3.2

La base de données sur les besoins des usagers et les capacités des systèmes d’observation

Afin de faciliter le processus d’étude continue des besoins, le Département de la Veille météorologique mondiale a entrepris de recenser les besoins en données d’observation correspondant aux exigences de tous les programmes de l’OMM, notamment à l’aide des techniques mentionnées à la section 2.2. Parallèlement, il a dressé la liste des données que les satellites d’observation de l’environnement et des systèmes d’observation in situ plus récents fournissent et fourniront dans l’avenir prévisible. C’est ainsi qu’est née la base de données relatives aux besoins des usagers et aux capacités des systèmes d’observation, accessible depuis la page d’accueil du Programme spatial de l’OMM: http://​www​.wmo​.int/​pages/​prog/​sat/​index​ _en​.php. L’appendice II.1, par exemple, est un extrait de cette base de données et présente sous forme de tableau une partie des observations actuellement nécessaires à la prévision numérique du temps à l’échelle mondiale. 2.3.2.1

Besoins des usagers

Les besoins des usagers sont recensés indépendamment du système utilisé: ils sont définis hors contraintes technologiques en ceci qu’il n’est nullement tenu compte du type de mesures, de plates-formes d’observation ou de systèmes de traitement des données nécessaires, voire

10

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

disponibles, pour y répondre. Un échéancier allant de 2005 à 2015 a été établi pour les satisfaire. La base de données a été créée dans le cadre d’une application ou utilisation donnée. Les besoins en observation sont exprimés de manière quantitative, sous la forme d’un ensemble de paramètres pertinents, dont les plus importants sont les résolutions horizontale et verticale, la fréquence (le cycle d’observation), l’actualité (la rapidité d’acheminement) et l’incertitude (l’erreur quadratique moyenne acceptable et toute limitation aux distorsions). Pour chaque application, l’utilité d’une observation augmente en règle générale progressivement avec sa qualité, sans marquer de rupture. Ainsi, une amélioration des observations, du point de vue de la résolution, de la fréquence ou de l’incertitude par exemple, se traduit le plus souvent par une augmentation de leur utilité, tandis que des observations de moindre qualité, bien que moins utiles, le restent tout de même. De plus, le degré d’utilité varie d’une application à l’autre. Pour chaque paramètre, les besoins sont exprimés à l’aide de deux valeurs: le besoin maximal ou l’objectif et le besoin minimal ou le seuil. Le besoin maximal est une valeur optimale: s’il est dépassé, aucun gain significatif de performance n’est attendu pour l’application en question. Ainsi, les dépenses entraînées par l’amélioration des observations au-delà de cet objectif ne se justifieraient pas par un avantage correspondant. Les besoins maximaux peuvent évoluer à mesure que les applications se perfectionnent et deviennent mieux à même d’exploiter de meilleures observations. Le besoin minimal est le seuil au-dessous duquel l’observation n’est guère utile pour l’application en question, ou audessous duquel le bénéfice retiré ne compense pas les coûts supplémentaires engendrés par l’observation. L’évaluation des besoins minimaux pour un système d’observation donné est d’autant plus complexe qu’il est difficile d’établir quels autres systèmes d’observation pourraient

2 Examen et actualisation

Description des caractéristiques des systèmes proposés

Nouvelles initiatives

Exploitants des systèmes d’observtion par satellte et in situ 2 Résumé des capacités des systèmes actuels, prévus et proposés

3 Examen critique

1 Besoins des usagers (hors équipement) Pour chaque application: énoncé des besoins maximaux et minimaux

1 Examen et actualisation

Note:

Planification et mise en œuvre les systèmes

Description des systèmes actuels et prévus

3 Déclaration de conformité aux exigences max/min des capacités des systèmes actuels, prévus et proposés

4 Examen et actualisation des directives concernant l’évaluation des techniques

Autres contributions

4 Élaboration de directives en matière d’évaluation des possibilités de répondre aux besoins

Usagers

Conseils techniques concernant chaque application

Consultation avec les usagers et les commissions techniques

Les chiffres 1, 2, 3, 4 indiquent les quatre étapes de l’étude continue des besoins.

Figure II.2. Étude continue des besoins

PARTIE II. BESOINS EN DONNÉES D’OBSERVATION

11

être utilisés. Il semblerait illusoire d’essayer de définir le besoin minimal dans l’absolu, car l’existence même d’une application donnée repose sur celle d’une capacité d’observation de base. Du besoin minimal au besoin maximal, les observations se font de plus en plus utiles. 2.3.2.2

Capacités des systèmes d’observation

À l’origine, on s’intéressait essentiellement aux capacités de la composante spatiale du Système mondial d’observation. Chacune des agences spatiales participantes a fourni un résumé des performances potentielles de ses instruments, exprimées sous la même forme que les besoins des usagers, ainsi qu’une description suffisamment détaillée de ses instruments et de ses tâches, afin de permettre une évaluation de ses performances. L’évaluation de la continuité du service s’appuie sur les informations relatives à l’exécution des programmes. On s’est attaché à établir un langage commun, en s’entendant sur la définition des paramètres géophysiques pour lesquels des observations sont nécessaires ou fournies, et de convenir d’une terminologie pour caractériser les besoins et les performances. Aujourd’hui, les performances des éléments de la composante de surface du Système mondial d’observation ont été caractérisées de façon similaire, en prenant en considération leur répartition irrégulière dans 34 régions homogènes. 2.3.3

L’examen critique

La comparaison entre les besoins et les capacités s’appuie sur la base de données. Comme celleci évolue pour mieux refléter les besoins des usagers et les capacités d’observation actuelles et planifiées, l’étude continue des besoins revêt un caractère périodique. À la suite du processus, qui prend donc la forme d’une comparaison entre les besoins des usagers et les capacités des systèmes d’observation, il est possible d’établir dans quelle mesure les capacités des systèmes actuels, prévus et proposés répondent à ces besoins. C’est là un processus hautement complexe, et un travail considérable a été fourni pour élaborer une procédure et une forme de présentation garantissant que l’examen critique réponde aux critères suivants: a)

La présentation des résultats doit être concise et attrayante, compréhensible pour les administrateurs et les décideurs, tout en restant suffisamment détaillée pour exposer adéquatement toute la gamme des besoins en observation et des capacités des systèmes d’observation;

b)

La présentation des besoins des usagers doit être exacte; bien que nécessairement synthétique, elle doit offrir aux experts de chaque application une interprétation correcte de leurs besoins;

c)

La présentation des capacités des systèmes d’observation doit être exacte; bien que synthétique elle doit offrir aux utilisateurs experts des données une interprétation correcte des caractéristiques et du potentiel des systèmes;

d)

Les résultats doivent refléter fidèlement le degré d’utilité des systèmes actuels dans la pratique et indiquer dans quels domaines les systèmes ne répondent pas à certains ou à tous les besoins des utilisateurs;

e)

Le processus doit être mené de manière aussi objective que possible.

L’appendice II.2 illustre le résultat d’une étude continue des besoins visant à déterminer dans quelle mesure les capacités des composantes spatiale et de surface permettent de répondre aux besoins de mesure de profils de vent pour l’application de prévision numérique du temps. Le tableau présente un seul paramètre pour un seul domaine d’application. Le processus génère des centaines de tableaux de ce type, mais des outils informatiques sélectionnent pour les experts participant à l’étude les parties des tableaux dont ils ont besoin.

12 2.3.4

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Déclarations d’orientation

Les déclarations d’orientation ont pour objet de fournir une interprétation des résultats de l’examen critique, d’en tirer des conclusions et de définir des priorités d’action. L’élaboration d’une déclaration est nécessairement un processus plus subjectif que l’examen critique. De plus, si ce dernier a pour objet de fournir une synthèse exhaustive, la déclaration, plus sélective, relève les points essentiels. À ce stade, la démarche se fait donc analytique, par exemple pour établir l’importance relative des observations de variables différentes. Depuis la publication par l’OMM, en 1998, de la déclaration d’orientation préliminaire Preliminary Statement of Guidance, plusieurs mises à jour et compléments ont été élaborés pour étendre le processus à de nouveaux domaines d’application, prendre en compte la nature évolutive des besoins et intégrer les capacités des capteurs de surface (OMM, 1999, 2001). Les déclarations d’orientation les plus récentes peuvent être consultées sur la page d’accueil du Programme spatial de l’OMM, à l’adresse suivante: http://​www​.wmo​.int/​pages/​prog/​sat/​ spaceweather​-intro​_en​.php.

2.4

CONCEPTION DES RÉSEAUX ET BESOINS NATIONAUX

Outre le Système mondial d’observation, des réseaux d’observation nationaux peuvent être nécessaires pour dériver des paramètres météorologiques locaux de champs de prévision et vérifier la qualité de prévisions et d’avis émis, ainsi que pour d’autres applications exécutées en temps réel ou non. On utilise à cette fin des données d’observation recueillies en surface ou en altitude provenant de stations terrestres, de navires, d’aéronefs ou de bouées, de même que des données météorologiques obtenues par radar ou satellite. Les réseaux d’observation nationaux sont conçus par les Membres en fonction de leurs besoins respectifs ou d’entente avec d’autres Membres conformément aux textes réglementaires et aux documents d’orientation de l’OMM. Lors de la conception de ces réseaux, il convient de prendre en considération les besoins particuliers en données d’observation et en produits de prévision qu’ont les groupes d’utilisateurs finals auxquels les services sont destinés. Beaucoup des données requises par les divers services peuvent nécessiter des données supplémentaires, des réseaux plus denses ou une plus haute fréquence d’observation.

2.5

ÉVOLUTION DU SYSTÈME MONDIAL D'OBSERVATION

Le Système mondial d’observation évolue progressivement pour faire face aux besoins mondiaux, régionaux et nationaux en matière de données d’observation. Bon nombre de besoins communiqués ne peuvent être satisfaits sans systèmes d’observation par satellite. Le plus souvent, il faut combiner des données satellitaires et des données in situ pour obtenir la résolution adéquate et garantir la stabilité de l’étalonnage des systèmes de télédétection. Le Système mondial d’observation gardera donc sa composante de surface comme sa composante spatiale. Le manque de ressources appelle cependant à examiner avec circonspection la valeur ajoutée qu’apporterait une augmentation de la qualité des produits du Système mondial de traitement des données et de prévision par rapport aux dépenses qu’engendreraient des observations supplémentaires. La définition des besoins et la conception du Système mondial d’observation dépendent largement de la capacité des pays à exploiter les composantes et les installations du Système. Aussi importe-t-il de fixer des objectifs réalistes et raisonnables pour les Membres en ce qui concerne le Système mondial composite d’observation. Les perspectives du Système mondial d’observation à l’horizon 2015 et au-delà ont été élaborées sur la base des déclarations d’orientation susmentionnées, puis approuvées par la Commission des systèmes de base lors de sa session extraordinaire de décembre 2002. L’évolution du

PARTIE II. BESOINS EN DONNÉES D’OBSERVATION

13

Système mondial d’observation a été esquissée au travers des 42 recommandations formulées dans le rapport final CBS/IOS/ICT-2 (2002). Vingt-deux d’entre elles concernent la composante de surface du Système mondial d’observation. Elles préconisent de parfaire et d’accélérer la distribution des données, de renforcer la retransmission des données météorologiques d’aéronefs (AMDAR), en particulier dans les zones où les données sont rares, d’optimiser le lancement de radiosondes-radiovent, de cibler les observations, de mettre en place un système de positionnement global (GPS) au sol, des radars et des profileurs de vent, d’étendre la couverture des océans par un renforcement des observations du Programme de mesures automatiques en altitude à bord de navires (ASAP) et grâce à des bouées dérivantes et au système de retransmission de données et de localisation de plates-formes (ARGOS) et, éventuellement, d’utiliser des aéronefs téléguidés. Les 20 recommandations concernant la composante spatiale du Système mondial d’observation font état de la nécessité de disposer de six satellites géostationnaires opérationnels et de quatre satellites à défilement à espacement optimal, complétés par des satellites de recherche et développement. Elles préconisent un étalonnage rigoureux des luminances énergétiques télédétectées et de meilleures résolutions spatiale, spectrale, temporelle et radiométrique. L’importance particulière que revêtent pour le Système mondial d’observation les missions d’établissement de profils du vent et de mesure des précipitations à l’échelle du globe y est bien soulignée. Un Plan de mise en œuvre pour l’évolution de la composante spatiale et de la composante de surface du SMO (Implementation Plan for Evolution of Space and Surface-based Subsystems of the GOS (WMO/TD-No. 1267)) a été approuvé par la Commission des systèmes de base lors de sa treizième session, en février 2005. Ce plan de mise en œuvre, qui est régulièrement révisé, indique les orientations fondamentales que devra suivre le Système mondial d’observation à mesure qu’il s’approchera de ses objectifs de 2015. La Commission des systèmes de base élabore un nouveau plan de mise en œuvre pour l’évolution des systèmes mondiaux d’observation en se fondant sur la nouvelle perspective d’avenir du Système mondial d’observation à l’horizon 2025 qu’elle a adoptée à sa quatorzième session en avril 2009 et qui a été avalisée par le Conseil exécutif à sa soixante et unième session en juin 2009, ainsi que sur le Système mondial intégré des systèmes d’observation de l’OMM. Références Implementation Plan for Evolution of Space and Surface-based Subsystems of the GOS, plan élaboré par le Groupe d’action sectoriel ouvert des systèmes d’observation intégrés (GASO-SOI) relevant de la Commission des systèmes de base (WMO/TD-No. 1267) Preliminary Statement of Guidance Regarding How Well Satellite Capabilities Meet WMO User Requirements in Several Application Areas (WMO/TD-No. 913, SAT-21) Rapport final abrégé, résolutions et recommandations de la session extraordinaire (2002) de la Commission des systèmes de base (paragraphes 6.1.14 à 6.1.24 du résumé général), OMM Statement of Guidance Regarding How Well Satellite and In Situ Sensor Capabilities Meet WMO User Requirements in Several Application Areas (WMO/TD-No. 1052, SAT-26) Statement of Guidance Regarding How Well Satellite Capabilities Meet WMO User Requirements in Several Application Areas (WMO/TD-No. 992, SAT-22)

14

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Seuil

Température moyenne de la mer en surface

50

250

3h

360 h

3h

180 h

0,5 K

2K

Établie

Épaisseur des glaces de mer

15

250

1j

7j

1j

7j

50 cm

100 cm

Hypothétique

Hauteur significative des vagues

100

250

1h

12 h

1h

4h

0,5 m

1m

Humidité du sol

15

250

1j

7j

0,25 j

1j

10 g kg–1

Profil hydrique spécifique – Troposphère supérieure

50

250

1

3

1h

12 h

1h

4h

Profil hydrique spécifique – Troposphère inférieure

50

250

0,4

2

1h

12 h

1h

Profil hydrique spécifique – Colonne totale

50

500

1h

12 h

Profil du vent (composante horizontale) – Troposphère supérieure

50

500

1

10

1h

Profil du vent (composante horizontale) – Stratosphère inférieure

50

500

1

10

1h

RH Humidité relative

Seuil (km)

Objectif

Fiabilité

Seuil

Incertitude

Objectif

Délai de transmission

Seuil

Cycle d’observation

Objectif

Résolution verticale

Seuil (km)

Résolution horizontale

Objectif (km)

Variable géophysique

Objectif (km)

APPENDICE II.1. EXTRAIT DE LA BASE DE DONNÉES SUR LES BESOINS DES USAGERS ET LES CAPACITÉS DES SYSTÈMES D’OBSERVATION: EXEMPLE DE BESOINS POUR LA PRÉVISION NUMÉRIQUE DU TEMPS À L’ÉCHELLE DU GLOBE POUR QUELQUES VARIABLES

Remarques

Élément d’identification

Source du besoin

WMO_Sfc_006C

20/10/2003, ET ODRRGOS, Genève, novembre 2003

WMO_Sfc_021

20/10/2003, ET ODRRGOS, Genève, novembre 2003

Établie

WMO_Sfc_N059

20/10/2003, ET ODRRGOS, Genève, novembre 2003

50 g kg–1

Raisonnable

WMO_Sfc_012A

20/10/2003, ET ODRRGOS, Genève, novembre 2003

5%

20 %

Établie

Incertitude 5 % en HR

WMO_UA_006A

20/10/2003, ET ODRRGOS, Genève, novembre 2003

4h

5%

20 %

Établie

Incertitude 5 % en HR

WMO_UA_006

20/10/2003, ET ODRRGOS, Genève, novembre 2003

1h

4h

1 kg m–2

5 kg m–2

Établie

20/10/2003, ET WMO_Sfc_N044A ODRRGOS, Genève, novembre 2003

12 h

1h

4h

1 m s–1

8 m s–1

Établie

WMO_UA_001A

20/10/2003, ET ODRRGOS, Genève, novembre 2003

12 h

1h

4h

1 m s–1

5 m s–1

Établie

WMO_UA_001O

20/10/2003, ET ODRRGOS, Genève, novembre 2003

15

PARTIE II. BESOINS EN DONNÉES D’OBSERVATION

APPENDICE II.2. EXEMPLES DE RÉSULTATS DE L’ÉTUDE CONTINUE DES BESOINS

On trouvera ci-dessous une évaluation de l’adéquation des capacités des systèmes d’observation en surface et par satellite pour répondre aux besoins en ce qui concerne une variable particulière (composante horizontale du vent dans la haute troposphère) dans un domaine d’application précis (la prévision numérique du temps à l’échelle du globe). Profil du vent (500–100 hPa et HT) Analyse aux fins de la prévision numérique du temps à l’échelle du globe (systèmes d’observation in situ et satellitaire) Résumé des besoins et code d’évaluation Code couleur

Optimal

Moyen

Seuil

Résolution horizontale

Résolution verticale

Cycle d’observation

Délai de transmission

Incertitude

km

km

h

h

m s–1

50,0

1,0

1,0

1,0

1,0

107,7

2,2

2,3

1,6

2,0

232,1

4,6

5,2

2,5

4,0

500,0

10,0

12,0

4,0

8,0

Instruments pour profil du vent (500–100 hPa et HT)

Instrument

Résolution horizontale

Résolution verticale

km

km

Cycle Délai de d’observation transmission h

h

Incertitude m s–1

Mission

Orbite

nom évaluation

175,0

0,1

2,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL RA-VI WE

38,0

0,6

8,0

1,0

2,00

WWW

G

SEVIRI

100,0

5,0

1,0

1,0

4,00

WWW

G

ACARS FL RA-VI EE

159,0

0,6

8,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL RA-V SW

167,0

0,6

12,0

1,0

2,00

WWW

G

IMAGES

150,0

5,0

1,0

1,0

5,00

WWW

G

IMAGES/MTSAT

150,0

5,0

1,0

1,0

5,00

WWW

G

SOUNDER

150,0

5,0

1,0

1,0

5,00

WWW

G

ACARS FL RA-II S

310,0

0,6

12,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL RA-IV N

318,0

0,6

12,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL RA-IV C

380,0

0,6

12,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL RA-II W

429,0

0,6

12,0

1,0

2,00

WWW

G

MVIRI

150,0

5,0

1,0

2,0

5,00

WWW

G

VISSR (GMS-5)

150,0

5,0

1,0

2,0

5,00

WWW

G

VHRR

150,0

5,0

1,0

2,0

6,00

WWW

G

WND P 449 RA-IV C 700,0

0,3

1,0

0,5

1,50

WWW

G

ACARS P RA-VI WE

16

Instrument

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Résolution horizontale km

Résolution verticale km

Cycle Délai de d’observation transmission h

h

Incertitude m

s–1

Mission

Orbite

nom évaluation

ACARS FL NAO CST

50,0

0,6

24,0

1,0

2,00

WWW

G

WND P 915 RA-IV C

1000,0

0,1

1,0

0,5

2,00

WWW

G

ACARS P RA-VI EE

692,0

0,1

2,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL MED

156,0

0,6

24,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL NAO OPN

223,0

0,6

24,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS P RA-V NW

3821,0

0,1

6,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS P RA-V SW

644,0

0,1

6,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL ARC

270,0

0,6

24,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL RA-I S

330,0

0,6

24,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL NIO CST

334,0

0,6

24,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL RA-I N

375,0

0,6

24,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL RA-I T

402,0

0,6

24,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL SAO CST

414,0

0,6

24,0

1,0

2,00

WWW

G

RAOBS RA-VI WE

218,0

0,3

16,0

1,5

2,00

WWW

G

ACARS FL RA-III N

455,0

0,6

24,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL NIO OPN

498,0

0,6

24,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL RA-II E

998,0

0,6

12,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL RA-II N

614,0

0,6

12,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL RA-IV S

690,0

0,6

12,0

1,0

2,00

WWW

G

ACARS FL RA-V NW

550,0

0,6

12,0

1,0

2,00

WWW

G

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

3.1

GÉNÉRALITÉS

Le sous-système de surface du SMO est composé d’éléments principaux et d’éléments secondaires. Les éléments principaux sont les suivants: stations synoptiques d’observation en surface, stations synoptiques d’observation en altitude et stations météorologiques d’aéronefs. Des informations détaillées sur la composition du sous-système figurent dans le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), Volume I, partie III, section 1. Les conseils régionaux de l’OMM établissent des réseaux régionaux de base, comprenant des stations d’observation en surface et en altitude, afin de répondre aux besoins des Membres et de la Veille météorologique mondiale. Une liste complète des stations d’observation en surface et en altitude avec leur description et le programme d’observation correspondant figure dans la publication Messages météorologiques (OMM-N° 9), Volume A – Stations d’observation. Les éléments principaux du sous-système de surface comprennent également d’autres stations d’observation synoptique en surface et en altitude, en particulier des stations en mer à position fixe ou mobiles, dotées de personnel ou automatiques, et des stations météorologiques d’aéronefs, lesquelles effectuent généralement des observations à des heures non synoptiques. Les stations sur navires et à bord d’aéronefs sont particulièrement importantes pour fournir des informations dans des régions où les données sont rares. Les autres éléments du sous-système de surface comprennent diverses stations d’observation plus ou moins spécialisées, à savoir: les stations de météorologie aéronautique, les stations sur navires affectés à la recherche et à des projets spéciaux, les stations climatologiques, les stations de météorologie agricole et les stations spéciales. 3.1.1

Conception des réseaux d’observation

Les critères suivants s’appliquent aux réseaux de stations d’observation: a)

Chaque station devrait être située en un lieu qui permette d’effectuer des observations dans des conditions représentatives du point de vue aussi bien spatial que temporel;

b)

L’espacement des stations et l’intervalle de temps entre les observations devraient être tels qu’ils permettent d’obtenir la résolution spatio-temporelle souhaitée pour les variables météorologiques à mesurer ou à observer;

c)

Le nombre total de stations devrait être aussi petit que possible par souci d’économie, mais aussi grand que nécessaire pour répondre aux différents besoins.

En principe, les propriétés de la masse d’air devraient être échantillonnées à la station sur une aire aussi petite que possible, mais les instruments devraient être disposés de manière à exclure qu’ils exercent une influence réciproque sur les mesures. Le lieu d’implantation d’une station doit toutefois permettre d’obtenir des données représentatives d’une zone plus vaste. Idéalement, toutes les mesures et toutes les observations visuelles devraient être faites à toutes les stations simultanément, c’est-à-dire à l’heure synoptique fixée. Une simultanéité étant cependant impossible, les mesures devraient être faites dans un laps de temps aussi court que possible. Afin de garantir autant d’uniformité que possible, les heures d’observation suivantes ont été définies: a)

Heure standard d’observation (voir le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), Volume I, partie III, section 2.3 et appendice (Définitions, partie A);

b)

Heure fixée pour l’observation.

18

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

À cela s’ajoute «l’heure réelle d’observation», c’est-à-dire l’heure à laquelle une observation est effectivement faite à la station. Cette heure ne doit pas s’écarter de plus de quelques minutes de «l’heure fixée pour l’observation». Lorsque les variables peuvent fluctuer considérablement au cours de la période normalement prévue pour l’observation, des dispositions devraient être prises pour obtenir les renseignements relatifs aux variables clefs à un moment aussi proche que possible de l’heure fixée. Le Service météorologique national doit assurer une surveillance permanente, en temps réel ou quasi réel, de l’accessibilité des données d’observation, qui doivent être tant exhaustives que d’actualité. De plus, la communication des données par les stations du réseau synoptique de base régional fait l’objet d’un contrôle quantitatif coordonné par le Secrétariat de l’OMM dans le cadre du Programme de la Veille météorologique mondiale. Si le Service météorologique national n’observe pas la réglementation relative aux heures fixées pour l’observation prévue dans le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), il doit s’attendre à des résultats négatifs du contrôle assuré par l’OMM. L’espacement des stations devrait permettre d’obtenir, en n’importe quel point situé entre deux stations, des valeurs suffisamment précises des variables météorologiques requises par interpolation visuelle ou numérique, compte dûment tenu des influences topographiques sur la variation des variables concernées. Il devrait en être de même pour les séries chronologiques d’observations obtenues au même emplacement. Cela nécessite une distance relativement courte entre les sites d’observation et une meilleure précision des mesures que celle que l’on attend de l’interpolation. Par ailleurs, un réseau très dense ou des observations très fréquentes pourraient fournir plus de données que nécessaire et entraîner ainsi des dépenses inutilement élevées. Les fluctuations spatiales et temporelles diffèrent pour chaque variable météorologique et dépendent aussi de la topographie de la zone considérée. Si l’on dispose de renseignements sur ces variations (ou s’il est possible de se les procurer), on peut alors les utiliser pour déterminer la configuration du réseau qui sera nécessaire pour obtenir des données présentant la marge d’incertitude tolérée (voir la Note technique N° 111 — The Planning of Meteorological Station Networks (La planification des réseaux de stations météorologiques), WMO-No. 265). Pour certaines variables, telles que les précipitations, un intervalle de 10 km entre les stations peut s’avérer nécessaire dans certaines régions pour répondre à différentes fins, notamment la prévision à très courte échéance, la climatologie et la prévision hydrologique, bien que, dans le cas des précipitations, des données provenant de radars météorologiques beaucoup plus espacés puissent aussi satisfaire de nombreux besoins. Pour des variables telles que la pression atmosphérique et les vents en altitude, un intervalle de 100 km entre les stations suffira. Une répartition relativement homogène des stations d’observation est généralement favorable aux analyses et aux prévisions numériques. Cependant, un réseau de stations plus dense peut être nécessaire pour établir des prévisions locales ou régionales, notamment pour rendre compte des différences que présentent les conditions météorologiques entre le littoral et l’intérieur des terres ou entre les vallées et les zones montagneuses. En revanche, un réseau moins dense suffit probablement dans les régions peu peuplées et de topographie homogène. Avec un seul réseau, il n’est généralement pas possible, dans la pratique, de répondre de manière optimale à des exigences aussi différentes sans sacrifier soit les besoins opérationnels et scientifiques, soit les aspects économiques. La solution consiste à établir différents types de réseaux au sein du sous-système de surface, par exemple: le réseau synoptique de base régional et ses stations retenues pour les échanges d’observations à l’échelle mondiale, les stations complétant ce réseau au plan national et les réseaux de stations spéciales observant «d’autres variables». Pour plus de détails, voir les sections 3.2 à 3.9 ci-après, qui traitent de chaque type de réseaux et de chaque type de stations. 3.1.2

Planification des réseaux et des stations

Lorsqu’un Service météorologique national éprouve des difficultés pour résoudre un problème lié à un manque d’observations dans sa propre zone de responsabilité, il devrait d’abord

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

19

déterminer quelles sont les données dont il a besoin et sur quelle zone, en quel lieu ou à quelle altitude. L’étape suivante avant la prise de décision est la détermination du type de réseau ou de station convenant le mieux pour la fourniture des données requises. Si une station est destinée à être intégrée dans un réseau, son site doit être choisi principalement en fonction de la configuration de ce réseau. Pour cela, on peut ajouter une tâche nouvelle au programme de travail d’une station existante, en déplacer une, ou créer une nouvelle station. Lorsqu’on met au point un système d’indicatifs de stations constitué par une série de nombres ou de lettres, on devrait aussi garder présents à l’esprit les principes de base relatifs à l’espacement des stations dans un réseau optimal. étant donné qu’il n’est jamais possible, dans la pratique, d’installer immédiatement toutes les stations requises, un certain nombre d’indicatifs devraient être réservés pour les stations destinées à combler ultérieurement les lacunes résiduelles. Sinon, l’implantation de nouvelles stations pourra créer une confusion croissante dans le système d’identification. Pour l’étude des phénomènes de petite échelle, des dispositions ne faisant pas appel à la notion de réseau se révéleront parfois adéquates et plus économiques, notamment pour des observations de météorologie agricole, qui peuvent être effectuées à une seule station, si celleci est représentative, ou pour des mesures de précipitations le long d’une ligne plus ou moins droite franchissant une barrière montagneuse qui fournissent des valeurs caractéristiques des quantités de précipitations tombant sur les pentes exposées au vent et sous le vent. L’analyse précédant la prise de décision doit prendre en considération les questions de rentabilité. La meilleure méthode pour obtenir le rapport coût-rendement le plus favorable consiste normalement à installer des stations destinées à des fins différentes sur un site commun. Pour cela, on peut établir une station d’un autre type à proximité immédiate d’une station existante ou accroître progressivement le nombre de variables mesurées par une station. Cela peut commencer par la seule mesure des précipitations et se terminer par l’exécution, 24 heures sur 24, du programme de travail d’une station d’observation synoptique en surface et en altitude, nécessitant des moyens et installations plus importants et du personnel supplémentaire. Avant d’établir une nouvelle station et s’il est possible de choisir le lieu d’implantation, répondre aux questions suivantes facilitera l’adoption d’une décision: a)

Le site permet-il d’obtenir les données météorologiques requises dans des conditions représentatives?

b)

Le site demeurera-t-il représentatif étant donné les plans d’aménagement existants ou envisagés ou les modifications de la végétation, par exemple?

c)

Des dispositions pourraient-elles permettre d’améliorer ou de sauvegarder la représentativité du site (par exemple l’abattage d’arbres ou la réservation de droits fixant les limites de construction et de plantation dans le voisinage)?

d)

Le site est-il suffisamment accessible au personnel qui exploite la station ou qui est chargé de l’inspection et de l’entretien de cette dernière?

e)

Le site offre-t-il des possibilités de logement et de stockage, ou pourrait-il en offrir en cas de besoin?

f)

Des services tels que l’électricité, des moyens de télécommunications et l’eau courante seront-ils disponibles si nécessaire?

g)

Y a-t-il lieu de prévoir des mesures de sécurité contre la foudre, les inondations, le vol ou autres intrusions et comment pourrait-on prendre ces mesures?

h)

Est-il possible de remédier aux difficultés d’affectation de personnel au moyen d’une automatisation partielle ou complète ou en recrutant du personnel localement? La sollicitation à temps partiel de personnel des services publics est particulièrement

20

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

approprié pour l’exécution de certains travaux aux stations météorologiques, étant donné que la continuité d’exploitation est ainsi assurée même en cas de changement de personnel. Plusieurs éléments devraient être pris en compte lors de la planification d’une nouvelle station ou d’un réseau d’observation. Les responsables du Service météorologique national chargés de l’élaboration du réseau d’observation devraient se poser les questions suivantes: a)

Quel système convient-il de choisir pour les observations demandées?

b)

Quelle est la représentativité des observations météorologiques effectuées dans une zone compte tenu de leurs applications?

c)

Quelles sont les normes et les définitions pour ces mesures?

d)

Quelles sont les procédures de normalisation?

e)

Quels sont les instruments requis?

f)

Quels sont la marge d’incertitude tolérée et le degré de précision atteignable?

g)

Quelles sont les exigences générales d’une station ou d’un réseau du point de vue du lieu d’implantation et de l’exposition, des inspections et de la maintenance, de la surveillance des performances du système, ainsi que du volume et de la qualité des données?

h)

Comment exécuter les observations météorologiques?

i)

Comment établir des procédures de liaison efficaces entre responsables de la surveillance et responsables de la maintenance pour accélérer les mesures correctives?

j)

Quel type de métadonnées liées aux observations météorologiques faut-il prévoir?

k)

Qu’est-il prévu pour la formation?

De plus, il est judicieux de choisir un terrain appartenant à une municipalité ou à l’état, car le risque d’avoir à déplacer la station sera ainsi moins grand. Un contrat à long terme devrait être établi avec les autorités intéressées ou le propriétaire du terrain, en se faisant assister au besoin par un agent immobilier. La validité du contrat devrait être fixée en tenant compte de la période habituelle sur laquelle doivent porter les séries de mesures climatologiques en vertu des prescriptions internationales; cette validité devrait être de 30 ans au moins. Le contrat devrait interdire toute modification ultérieure, telle la construction de bâtiments, dans les alentours du site de mesures. Il devrait contenir des clauses concernant l’installation et l’exploitation des instruments et autres équipements nécessaires sur le site de mesures, les lignes de transport d’électricité, sans oublier une clause sur le droit d’accès à la station. On choisirait naturellement volontiers pour la station un lieu d’implantation inutilisable à d’autres fins et dont le coût est, de ce fait, relativement bas. Mais ce n’est que dans de très rares cas qu’un tel lieu correspond aux besoins météorologiques, alors que ceux-ci devraient être le facteur prioritaire pour le choix de l’emplacement. À cet égard, il ne faut pas perdre de vue que rien n’est plus coûteux et décevant que d’avoir établi une longue série d’observations pour découvrir qu’elles sont inutiles ou prêtent à confusion. On devrait par conséquent appliquer la règle fondamentale suivante: «Un niveau de qualité aussi élevé que nécessaire et un coût aussi bas que possible». Des orientations plus précises sur le choix du site d’observation figurent ci-après, au point 3.2.1.2.

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

3.1.3

Gestion des réseaux de stations dotées de personnel

3.1.3.1

Généralités

21

La gestion d’un réseau de stations météorologiques, dont la tâche primordiale est de fournir des données d’aussi bonne qualité que possible, relève de la responsabilité du Membre concerné. Celui-ci devrait créer, au sein de son Service météorologique, une ou plusieurs divisions responsables d’une part du fonctionnement, du maintien et de la supervision des stations et d’autre part, de la logistique, c’est-à-dire de l’acquisition, de l’approvisionnement et de la réparation des équipements et de tout autre matériel nécessaires pour assurer un fonctionnement ininterrompu. Cette division devrait fonctionner comme une entité opérationnelle au sein du Service météorologique; elle devrait être responsable des instruments de référence nationaux et devrait avoir un statut adapté. Cette division devrait aussi demeurer en liaison, et coordonner ses activités, avec les utilisateurs de données au niveau national, ainsi qu’avec les services d’appui, administratifs et financiers. Elle devrait se tenir au fait des nouveaux progrès technologiques afin de pouvoir introduire dans le réseau des types améliorés d’instruments, d’équipements et de techniques. De plus amples informations sur la gestion des réseaux d’observation se trouvent dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie III, chapitre 1. 3.1.3.2

Organisation de la division chargée de la gestion du réseau de stations

L’organisation de cette division devrait tenir compte des dimensions du réseau. Dans les pays exploitant de très grands réseaux, il peut s’avérer nécessaire d’établir une division centrale et des centres secondaires. L’emplacement de ces centres secondaires dépend des besoins du Membre concerné. Il faut également tenir compte des considérations économiques ainsi que des problèmes de nature technique ou logistique tels que les problèmes de personnel, de transmissions et de moyens de transport. Une méthode différente de gestion consiste à se fonder sur les fonctions particulières des stations qui constituent le réseau (stations synoptiques, aéronautiques, climatologiques et agrométéorologiques). La division doit disposer de moyens de transport pour exercer ses diverses activités. 3.1.3.3

Dispositions administratives

La division devrait posséder et tenir à jour un système de fichiers contenant toute la documentation pertinente de nature scientifique, technique, opérationnelle et administrative (documentation sur les métadonnées). Elle devrait disposer d’un répertoire des stations donnant des renseignements sur leurs caractéristiques géographiques, leurs effectifs et leurs programmes d’activités. Les instruments dont la station est équipée jouent un rôle majeur dans le système d’observation. Il faudrait particulièrement prendre soin de conserver des fiches de renseignements sur les instruments en service, ainsi qu’un inventaire à jour des équipements. Les particularités techniques d’un instrument et ses déplacements devraient être consignés. Ces renseignements, tout comme les certificats de vérification périodique, devraient être soigneusement conservés. Pour plus d’informations, il convient de se reporter au Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 1, section 1.3.4, et partie III, chapitre 1. Les pannes, les défauts, les demandes de réparation, les demandes de fournitures et toute autre question nécessitant une intervention rapide devraient être mentionnés brièvement sur une «liste d’instances» tenue à jour. À partir des renseignements consignés dans cette liste, des mesures devraient être prises en fonction des priorités. En outre, les métadonnées devraient répertorier

22

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

les défauts des instruments, les changements d’exposition et les mesures correctives qui ont été prises. Selon le type d’instrument (mécanique, électrique, électronique ou mixte) et la nature de l’avarie, divers types d’ateliers et de laboratoires peuvent être appelés à intervenir. 3.1.3.4

Personnel de la division chargée de la gestion du réseau de stations

Le personnel de cette division doit posséder les qualifications requises et avoir reçu une formation spécialisée pour accomplir ses tâches dans le domaine de la météorologie. Il ne doit pas négliger pour autant l’aspect humain qu’impliquent ses relations tant au sein du Service météorologique proprement dit qu’avec les observateurs bénévoles, les institutions privées ou d’autres organismes gouvernementaux. La responsabilité de la division devrait être confiée à un météorologiste expérimenté1, spécialisé dans le domaine de l’observation. Le chef de cette division devrait aussi être un bon administrateur et un organisateur compétent. Il aura pour principale mission de procurer aux utilisateurs les meilleures données d’observation, de la manière la plus économique. La division peut comprendre plusieurs sections si cela s’avère nécessaire, comme c’est le cas lorsque le réseau est géré sur une base géographique ou d’après les fonctions des stations (voir le point 3.1.3.2). Chaque section devrait être dirigée par un météorologiste, un hydrologiste ou un ingénieur chevronné et hautement qualifié, à même de superviser directement les travaux sur le terrain. Suivant l’importance du réseau de stations, il devrait y avoir un ou plusieurs inspecteurs, qui font partie du personnel météorologique (au moins au niveau de technicien en météorologie), et possèdent une expérience de l’exploitation des stations d’observation. Les mesures nécessaires devraient être prises pour que le personnel technique comprenne des techniciens et des assistants techniques spécialisés dans le domaine des réseaux de stations. Les premiers sont spécialement formés pour résoudre tous les problèmes techniques et exercer toutes les activités se rapportant à la gestion des stations, ce qui implique l’accomplissement de tâches à la fois sur le terrain et à la station en service. Les seconds devraient être chargés de veiller à l’exécution des travaux techniques, ce qui implique des moyens logistiques et des liaisons avec les stations. Enfin, on devrait disposer du personnel de bureau nécessaire pour remplir les tâches administratives. 3.1.3.5

Tâches opérationnelles de la division chargée de la gestion du réseau de stations

Les tâches opérationnelles dépendent des activités et du fonctionnement de chaque station. La division doit assurer les fonctions suivantes: a)

Élaborer les plans et la politique pour le développement, la maintenance et l’exploitation du réseau;

b)

Organiser les fonctions du réseau;

c)

Surveiller les performances du réseau, recommander et mettre en œuvre des améliorations;

d)

Surveiller et revoir l’efficacité et l’efficience du réseau;

1

La classification du personnel de la météorologie et de ses fonctions est décrite dans le Guide sur l’application de normes d’enseignement et de formation professionnelle en météorologie et en hydrologie (OMM-N° 1083), Volume I ‒ Météorologie.

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

23

e)

Élaborer et définir des normes, des procédures et des critères fonctionnels concernant les performances et l’étalonnage pour les observations, les instruments et les équipements et communiquer les instructions pertinentes;

f)

Procéder aux contrôles et aux inspections du fonctionnement du réseau;

g)

Assurer la liaison entre les utilisateurs des observations météorologiques et les fournisseurs de données et d’équipements;

h)

Donner des conseils concernant la formation technique pour toutes les personnes travaillant au sein du réseau;

i)

Élaborer et tenir à jour des spécifications pour l’observation, précisant les détails d’installation;

j)

Fournir le matériel consommable nécessaire pour les mesures du réseau;

k)

Donner des conseils sur les plans de rééquipement à long terme.

Les activités d’une station sont fixées par un programme qui doit être exécuté de jour en jour suivant un horaire régulier. La division de gestion devrait publier des instructions sur l’application correcte des procédures normalisées, l’utilisation des instruments, y compris la vérification de leur fiabilité, et l’emploi des moyens de transmission officiels. Elle devrait également fournir les tableaux, les formulaires et les manuels pertinents et donner des directives au sujet des relations avec les utilisateurs locaux de données météorologiques. La division de gestion devrait désigner un inspecteur responsable des activités d’un groupe de stations, de la qualité de leurs observations et du bon fonctionnement de leurs instruments2. Un système, organisé en liaison avec les utilisateurs et fonctionnant sur une base régulière, devrait permettre de contrôler les données d’observation reçues et tous les diagrammes et imprimés pertinents d’une station pour rechercher les erreurs, l’inspecteur responsable de la station étant ensuite informé comme il se doit. Les renseignements sur le mauvais fonctionnement des instruments ou les demandes d’intervention doivent faire l’objet d’une appréciation. L’examen de cette documentation par l’inspecteur permettra à la division de gestion de faire le nécessaire en cas de défaut et de faire en sorte que les stations fonctionnent correctement. Les stations devraient envoyer à la division de gestion des rapports d’activité périodiques. Le personnel des stations doit être tenu informé de l’organisation du Service météorologique national et plus particulièrement de l’organisation du réseau de stations. Cette information peut être fournie par le truchement d’une lettre circulaire ou d’un bulletin, qui servira également à publier des communications ou des messages à l’intention ou en provenance des stations. Une attention particulière devrait être accordée à la publication d’événements tels que les anniversaires, les services rendus remarquables et les départs à la retraite. 3.1.3.6

Logistique et approvisionnements

Chaque type de station devrait avoir ses propres normes pour ses activités, ses équipements, son instrumentation et ses procédures d’exploitation. Ces normes doivent être établies en se conformant aux dispositions réglementaires fixées par l’OMM et par le Membre concerné. Il conviendrait de tenir à jour un inventaire des instruments, des équipements de bureau et des autres types de matériel existant à la station. Il est indispensable d’établir un système de transmission efficace, comportant plusieurs types de liaisons si possible, pour assurer la bonne transmission des messages et des informations.

2

Les principaux objectifs des inspections sont définis dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 1, section 1.3.5.

24

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

L’assistant météorologique désigné comme chef de la station est responsable des principales activités de cette dernière ainsi que de l’entretien du site instrumental. La végétation autour de la station et dans sa périphérie doit être surveillée pour qu’elle n’exerce pas d’influence sur l’exploitation des instruments. L’installation, la réparation et le gros entretien de l’équipement sont du ressort d’une équipe d’entretien dépendant de la division chargée de la gestion du réseau de stations. Il convient d’instaurer un système prévoyant la commande et la livraison, de préférence tous les six mois, des imprimés, des diagrammes et des autres fournitures consommables utilisés à la station. Les fournitures livrées sur commande devraient être expédiées à la station par un moyen de transport sûr sans perdre de vue que la plupart des articles ainsi envoyés sont fragiles. Au besoin, il convient d’utiliser un bon emballage protecteur (caisse, carton, capitonnage ou rembourrage). 3.1.3.7

Création d’une nouvelle station

La décision ayant été prise d’établir une station sur un site donné, il faut en premier lieu visiter le site en question. Sur place, on doit déterminer tout ce qu’il est nécessaire d’entreprendre pour assurer le fonctionnement aisé et sûr des instruments qui seront installés. Il convient de s’assurer que l’on dispose du nécessaire pour garantir de bonnes conditions de travail pour les observateurs, l’aménagement des locaux à usage de bureaux et les services requis, tels que l’eau courante, l’électricité et les transmissions. La division chargée de la gestion du réseau devrait préparer longtemps à l’avance les instruments, les équipements, les fournitures et la documentation nécessaires à une nouvelle station. Les travaux d’installation d’une nouvelle station sont confiés à une équipe comprenant un inspecteur, un technicien et des assistants. Celle-ci devrait avoir reçu une formation spéciale pour exécuter ses tâches particulières de la manière la plus efficace suivant un plan standard détaillé. Au cours de l’installation des équipements, le chef de la future station devrait recevoir toutes les explications nécessaires qui lui permettront d’assumer la pleine responsabilité de l’exploitation de la station. Un rapport détaillé doit être rédigé sur la nouvelle station. Il devrait contenir, de préférence sous la forme d’une liste, une description du site et de ses alentours accompagnée d’un croquis et d’un extrait d’une carte détaillée de la région. Dans le cas d’une station d’observation en surface, il faudrait préparer une carte des repères utilisés pour les observations de visibilité. Outre un inventaire, le rapport devrait aussi contenir des renseignements détaillés sur les instruments, leur fonctionnement, les résultats des essais et les tables à utiliser. Il est recommandé d’y ajouter des photographies prises à partir des quatre directions principales. La division chargée de la gestion du réseau devrait surveiller étroitement l’exploitation et le fonctionnement d’une station nouvellement créée. Les documents reçus après le premier mois d’exploitation doivent être soigneusement examinés. À la suite du contrôle des données et de l’évaluation de toute insuffisance, d’autres visites de la station peuvent s’avérer nécessaires. Ensuite, on devrait adopter un système d’inspections périodiques. 3.1.3.8

Inspections périodiques

Des inspections périodiques sont nécessaires pour assurer le bon fonctionnement d’une station météorologique et notamment pour effectuer les travaux courants d’entretien qu’exigent les stations automatiques. La division chargée de la gestion du réseau doit établir un programme détaillé fixant le rythme des inspections conformément aux pratiques nationales. Chaque inspection devrait se dérouler en suivant les rubriques d’une liste de contrôle standard, mais les renseignements rassemblés depuis la dernière visite et consignés sur le fichier pertinent de la station, les indications fournies par d’autres utilisateurs et, le cas échéant, les renseignements

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

25

obtenus à la suite d’enquêtes spéciales effectuées avant le départ fourniront à l’inspecteur des indications supplémentaires sur les vérifications qu’il doit effectuer. L’inspecteur doit en particulier porter son attention sur les essais de terrain effectués à la station pour tester les instruments (voir ci-après les points 3.1.3.10 et 3.1.3.11). La portée et la fréquence recommandées pour les inspections périodiques figurent dans le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), partie III, section 3. Les résultats des inspections périodiques devraient être consignés dans un rapport qui peut être moins détaillé que le rapport mentionné au point 3.1.3.7 ci-dessus. Des copies du rapport d’inspection devraient être distribuées aux utilisateurs de données d’observation au sein de l’organisme, ainsi qu’à l’administration et aux autres services contribuant aux activités de la station météorologique visitée. 3.1.3.9

Autres activités de la division chargée de la gestion du réseau de stations

La division chargée de la gestion du réseau peut, sur demande, apporter une assistance technique à d’autres organismes que le Service météorologique national. Cette assistance peut être fournie par correspondance ou par une participation active à divers projets concernant le fonctionnement des instruments et les applications de la météorologie et de l’hydrologie opérationnelle. 3.1.3.10

Acquisition d’instruments et d’équipements

Les équipements utilisés dans le réseau de stations d’observation d’un Membre devraient répondre aux exigences générales en matière d’instruments météorologiques énoncées dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques, partie I, chapitre 1, section 1.4. Les instruments devraient être normalisés et conçus de façon que leur fonctionnement ne soit pas affecté par les conditions climatiques prédominantes. L’instrument de référence devrait être soigneusement choisi (en tenant compte des considérations aussi bien techniques que financières) de manière à garantir la mise en service du meilleur type d’instrument possible dans le réseau. Les instruments ne devraient être mis en service qu’après une série de tests permettant de les comparer les uns aux autres et après d’autres vérifications. Par la suite, ils devraient être comparés lors de chaque inspection périodique de la station. Les étalons portatifs utilisés par les inspecteurs devraient être vérifiés par comparaison avec les étalons du Service avant et après chaque tournée d’inspection. Dès qu’il a été décidé d’acquérir un certain type d’instrument, il convient de prendre les mesures administratives nécessaires. Après la livraison du matériel, on devrait procéder à une série d’essais afin de déceler tout écart par rapport aux indications de l’étalon national, en particulier dans l’étendue de l’échelle opérationnelle de mesure. Ces opérations se terminent par la délivrance d’un certificat de vérification pour chaque instrument. Lorsque l’un d’eux dépasse la marge d’incertitude tolérée, il ne devrait pas être mis en service. Pour chaque instrument nouveau, on doit ouvrir une fiche de renseignements distincte (voir le point 3.1.3.3). Il est nécessaire de constituer un stock minimal d’instruments à utiliser. Le personnel chargé de l’approvisionnement doit s’assurer que le niveau du stock est maintenu. Il est recommandé de constituer une certaine réserve supplémentaire de secours, en particulier lorsqu’il s’agit d’équipements pour lesquels on envisage des difficultés de réapprovisionnement. Le stock d’instruments de rechange devrait être géré suivant un système bien organisé. Il convient de mettre en place au sein du Service un système de commande et de distribution de matériel s’appliquant à tous les instruments livrés à ce Service par un fournisseur extérieur, puis distribués par l’intermédiaire de la division chargée de la gestion du réseau, aux diverses stations de celui-ci.

26

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Il convient de s’atteler à améliorer la qualité, le fonctionnement et la compétitivité des prix des diverses fournitures. S’agissant d’équipements, il est très important de toujours rechercher de meilleures idées et de meilleurs moyens. Les matières périssables devraient être stockées de manière adéquate et utilisées à un rythme régulier. Dans le cas d’articles tels que les ballons météorologiques ou les batteries, un contrôle de la qualité devrait être effectué de temps à autre. L’utilisation d’un système de traitement automatique peut grandement faciliter la gestion des équipements. Dans les organismes qui n’en possèdent pas, il est nécessaire de mettre en œuvre des méthodes manuelles de gestion pour administrer le système d’approvisionnement. 3.1.3.11

Vérification et entretien des instruments

Il convient de mettre en œuvre un programme de vérification périodique des instruments aux stations de manière à pouvoir détecter les erreurs aussi précocement que possible. Ce programme devrait notamment comprendre des vérifications périodiques de fiabilité. Lorsque des défauts sont décelés, ou simplement soupçonnés, il est nécessaire d’en avertir immédiatement la division chargée de la gestion du réseau. Selon la nature de l’anomalie et le type de station, la division décidera s’il faut remplacer l’instrument ou s’il est possible de le réparer sur place. L’inspecteur de la station doit aider cette dernière à maintenir ses instruments dans le meilleur état de marche possible et procéder aux comparaisons périodiques avec les étalons nationaux (voir les points 3.1.3.8 et 3.1.3.10). 3.1.3.12

Coordination

Outre la diffusion des rapports d’inspection au sein des divisions ou des sections intéressées et la notification des anomalies ou des erreurs probables détectées dans les données d’observation, il convient d’organiser une étroite coordination entre la division chargée de la gestion du réseau et les divers utilisateurs de données existant dans d’autres branches de l’organisme considéré. Des réunions devraient être tenues périodiquement pour examiner et déterminer toutes améliorations ou modifications qu’il serait souhaitable d’apporter. Il faut également prendre les dispositions nécessaires concernant les travaux au sein de la division pour assurer les réparations de divers types (par exemple électriques ou mécaniques) et familiariser le personnel avec les nouveaux équipements. 3.1.3.13

Planification et budgétisation

La planification, qui devrait porter sur les projets à court terme (un à deux ans) et sur les projets à moyen et à long termes (cinq ans ou plus), s’intéresse principalement aux modifications et aux améliorations à apporter au système d’observation, au choix des priorités, aux activités de développement et à la nouvelle technologie. En raison de la portée financière de ces projets, le rapport coût-efficacité de tout nouvel équipement est un facteur important dont il faut toujours tenir compte. Les décisions prises lors de la planification peuvent avoir des conséquences importantes sur les structures établies pour la gestion du réseau de stations ainsi que sur les besoins en personnel et la formation professionnelle. 3.1.3.14

Surveillance des performances du réseau

Les procédures de contrôle de la qualité en temps réel mises en œuvre par le Service météorologique national n’étant pas à toute épreuve, quelques erreurs peuvent demeurer non détectées et les responsables du réseau au Centre météorologique national (CMN) doivent organiser un contrôle de la qualité au niveau du réseau. Le contrôle de la qualité en temps réel devrait comprendre le contrôle des éléments suivants:

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

a) b) c)

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Complétude des observations à la station d’observation; Qualité des données transmises par la station; Complétude et rapidité d’acheminement des données d’observation au Centre.

Le contrôle de la qualité a pour objet de déceler les défauts et les erreurs, de les examiner et d’appliquer des procédures correctives adaptées. Le contrôle de la qualité exige d’établir des synthèses et diverses statistiques. Il convient donc de mettre en place un système de contrôle de la qualité permettant de rassembler des statistiques sur les erreurs d’observation des différentes variables météorologiques, d’indiquer les résultats de chaque contrôle à l’aide d’une série d’indicateurs, et de produire des statistiques à un rythme horaire, quotidien, hebdomadaire, mensuel et annuel. En toute probabilité, les stations présentant un pourcentage élevé d’observations fautives connaissent des pannes de matériel ou de logiciels ou font l’objet d’une maintenance insuffisante. Il convient d’en informer le responsable du réseau. Le système de contrôle de la qualité devrait tenir des statistiques sur la surveillance des stations indiquant la fréquence et l’ampleur des erreurs d’observation relevées dans chacune d’elles. Ces statistiques fournissent des informations permettant de: a)

Suivre de près les performances des stations;

b)

Localiser les distorsions ou défauts persistants dans les observations;

c)

Évaluer l’amélioration de la qualité des données d’observation, ainsi que des performances et de la maintenance des stations ou réseaux.

3.1.4

Gestion des réseaux de stations automatiques terrestres d’observation en surface

3.1.4.1

Généralités

Comme les stations météorologiques automatiques terrestres servent normalement à renforcer un réseau de base formé de stations dotées de personnel, la gestion des réseaux de stations automatiques devrait en principe se conformer aux règles et pratiques générales s’appliquant à la gestion des réseaux de stations avec personnel (voir la section 3.1.3). Cela permet de garantir l’acquisition d’un ensemble de données d’observation dont la qualité et le degré d’exactitude sont comparables à ceux que permet d’atteindre un réseau de stations avec personnel. Selon le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), Volume I, partie III, paragraphe 3.1.10, les stations automatiques devraient être inspectées au moins tous les six mois. Des informations détaillées sur les stations automatiques figurent à la section 3.2.1.4 du présent guide ainsi que dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie II, chapitre 1. Aux fins de la compatibilité et de l’homogénéité entre les données fournies par les stations automatiques et les données analogues fournies par les stations dotées de personnel, il est bon que la gestion du réseau de stations automatiques relève de la responsabilité de la ou des divisions chargées, au sein du Service météorologique, de la gestion des réseaux de stations avec personnel. Le but principal devrait être de créer un système d’observation composite, de qualité uniforme aux échelles mondiale, régionale et nationale. 3.1.4.2

Dispositions administratives

La division chargée de la gestion du réseau de stations devrait avoir accès à tous les détails techniques tant de la configuration que des fichiers des capteurs de chaque station automatique du réseau en exploitation.

28

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Les évaluations des systèmes opérationnels et les études scientifiques sur les réseaux ont montré que l’établissement d’instructions nationales sur le fonctionnement des stations météorologiques équipées d’appareils permettant l’acquisition automatique des données est essentiel pour l’utilisation satisfaisante de nouvelles composantes, telles les stations météorologiques automatiques. Les stations météorologiques automatiques occupant une place particulière dans le cadre du flux des données, du lieu d’observation au centre national de traitement des données, de nombreuses fonctions du système sont à prendre en considération dans l’élaboration des documents d’information nécessaires. Comme la technologie appliquée aux stations météorologiques automatiques évolue rapidement, il y a lieu d’accorder une importance particulière aux nouveaux domaines de l’automatisation, à savoir, par exemple, aux techniques d’acquisition, de traitement et d’archivage local des données, adaptées aux paramètres météorologiques. Dans un système automatisé, un grand nombre d’algorithmes différents servent à établir les sous-programmes de contrôle de qualité pour évaluer, par un lissage approprié, les quantités physiques à partir des données numériques et convertir la liste ainsi établie des valeurs mesurées dans le système de codes de l’OMM. Il reste à réaliser la normalisation à l’échelle internationale. 3.1.4.3

Tâches opérationnelles incombant à la division chargée de la supervision du réseau de stations automatiques

Les tâches opérationnelles de la division chargée de la supervision du réseau peuvent varier suivant le type de station automatique utilisé. a)

Supervision d’un réseau de stations semi-automatiques

Comme dans le cas des stations avec personnel, il convient d’élaborer des instructions sur l’application correcte des procédures normalisées et de veiller à ce que les responsables les mettent strictement en pratique. Ces instructions devraient comprendre des directives relatives à l’utilisation des instruments et aux mesures d’entretien préventif; au besoin, elles peuvent inclure de petites réparations qu’il est possible d’effectuer sur certains instruments ou capteurs automatiques sur le lieu d’observation. La division devrait inspecter régulièrement ces stations afin de vérifier le fonctionnement des instruments et des capteurs automatiques. S’il y a lieu, il est possible d’effectuer, parallèlement au contrôle de qualité au centre national de collecte des données, une vérification du fonctionnement afin d’établir un diagnostic. Toute information sur un éventuel dysfonctionnement devrait être transmise aussitôt que possible aux spécialistes de l’entretien (voir aussi le point 3.1.3.14). b)

Supervision d’un réseau de stations entièrement automatiques

Comme les systèmes automatiques d’observation en surface font appel à une technologie complexe, la division peut être obligée de consulter des spécialistes en vue d’aborder certains problèmes dans les domaines de l’électronique, des logiciels, des télécommunications et de l’ingénierie des capteurs. Il est bon qu’elle participe à la gestion du réseau dès les premières étapes de l’installation, à savoir la livraison, la préparation des emplacements, les vérifications et la mise en service. Elle devrait avoir accès à toute la documentation se rapportant aux équipements, à la configuration du système, aux caractéristiques des emplacements, aux logiciels et aux services techniques. Pour pouvoir veiller à la fiabilité des capteurs et des systèmes d’acquisition des données ainsi qu’à la qualité des données, il convient de communiquer au personnel les directives concernant les essais à effectuer, tant manuels qu’automatiques. Les procédures de contrôle des équipements faisant partie des essais automatiques à distance peuvent comprendre des vérifications quotidiennes en exploitation. Il est toutefois nécessaire de procéder régulièrement sur place à des essais de terrain et à des inspections des instruments pour garantir le bon fonctionnement du réseau de stations automatiques.

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

29

La division devrait fournir au personnel technique un appui technique pour l’exploitation du réseau et les documents d’instruction. Les modifications, les ajouts et les déplacements de stations qui sont probables exigent aussi un appui technique et, dans certains cas, la révision du logiciel d’exploitation. La division chargée de la supervision du réseau de stations automatiques compte aussi parmi ses tâches opérationnelles l’organisation de cours de formation. (Voir le point 3.1.3.5.)

3.2

STATIONS SYNOPTIQUES EN SURFACE

3.2.1

Questions liées à l’organisation

3.2.1.1

Généralités

Les stations synoptiques en surface peuvent être situées sur terre ou en mer, avec personnel ou automatiques. Pour les besoins du présent guide, les stations synoptiques en surface sont traitées sous trois rubriques, à savoir: les stations terrestres, les stations en mer et les stations automatiques. L’établissement d’un réseau de stations, l’exploitation de ces dernières conformément aux normes prescrites et leur entretien soulèvent de nombreux problèmes d’organisation présentant divers degrés de complexité selon le type de stations, leur emplacement, leurs fonctions, leur équipement instrumental, les liaisons utilisées pour la transmission des données et les besoins en personnel qualifié de différents niveaux. Les aspects généraux de ces questions, pour chacune des trois catégories de stations synoptiques en surface mentionnées ci-dessus, sont examinés ciaprès, aux sections 3.2.1.2, 3.2.1.3 et 3.2.1.4. 3.2.1.2

Stations terrestres3

3.2.1.2.1

Choix du lieu d’implantation des stations

Chaque station effectuant des observations synoptiques en surface devrait être située en un lieu où il est possible d’obtenir des données météorologiques représentatives de l’état de l’atmosphère au-dessus d’une vaste région. La superficie de cette région, ou de cette zone de représentativité, peut aller de 2 000 km2 à 10 000 km2 dans le cas d’une région plate ou de relief homogène. La station devrait être installée sur une parcelle de terrain qui lui est spécialement attribuée. La superficie optimale de la parcelle est approximativement d’un hectare. L’emplacement des points d’observation, ou parc des instruments météorologiques, devrait être représentatif des conditions géographiques caractérisant la zone environnante et se trouver à l’abri des effets de l’industrie. C’est pourquoi il est nécessaire d’installer le parc des instruments météorologiques sur un terrain découvert éloigné de l’influence des bâtiments ou des bois. La distance minimale entre le parc instrumental et les bâtiments ou les groupes d’arbres les plus proches devrait être respectivement supérieure à 10 et 20 fois la hauteur de ces obstacles. Le site d’observation devrait être également éloigné de plus de 100 mètres de toute étendue d’eau sauf s’il est nécessaire de faire des mesures en bordure des côtes. 3.2.1.2.2

Aire d’observation météorologique

L’aire d’observation météorologique est l’endroit où sont situés la plupart des instruments et appareils météorologiques. Cette aire d’observation ne devrait pas avoir, de préférence, des 3

Les exigences énoncées dans la présente section pour le choix du lieu d’implantation des stations et pour l’exposition des instruments correspondent à une situation «idéale», qu’il convient d’atteindre dans la mesure du possible. Bien entendu, il n’est pas toujours possible d’y répondre pleinement pour une raison ou pour une autre.

30

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

dimensions inférieures à 25 mètres sur 25 lorsqu’elle contient un grand nombre d’installations, mais s’il n’ y a que relativement peu d’appareillages (voir la figure III.1) l’aire d’observation peut être beaucoup plus petite. Ses côtés devraient être orientés nord-sud et est-ouest. Il est très important que la dimension du côté orienté nord-sud soit bien adaptée aux mesures des paramètres susceptibles d’être fortement influencées par l’ombre (par exemple le rayonnement, la durée de l’insolation et les gradients de température immédiatement au-dessus et au-dessous de la surface du sol). Les instruments et l’équipement devraient être installés dans un ordre défini, par rangs ou en lignes. Dans l’hémisphère Nord, les capteurs sont disposés comme suit: équipement de mesure du vent sur le côté nord le long des instruments de mesure de température et d’humidité de l’air, puis vient, dans la partie sud de l’aire d’observation, une rangée de pluviomètres et d’instruments de mesure de la température du sol. La figure III.1 représente, à titre d’exemple, le schéma d’une station d’observation située dans l’hémisphère Nord, sur lequel sont indiquées les distances minimales à respecter entre les installations. L’aire d’observation météorologique devrait être entourée d’une clôture pour empêcher l’accès aux personnes non autorisées. Dans les régions arctiques ou désertiques et dans certaines autres régions, il peut être inutile d’enclore l’aire d’observation dont on peut alors simplement marquer les limites. Le sol de l’aire d’observation doit être laissé dans son état naturel, mais l’herbe devrait être coupée de manière que sa hauteur ne dépasse pas 20 cm. Il faudrait éviter de marcher sur l’aire d’observation sauf dans les allées ou les sentiers. Les allées ne devraient être ni asphaltées ni

N

1,5 m

1,5 m 1,5 m Anémomètre à coupes sur un mat fin de 2 m

1,5 m Abri thermométrique Thermomètre à 100 cm dans le sol

2m

Pluviomètre 1 1,5 m

1,5 m

O

3m Thermomètre à 30 cm dans le sol 60 cm

Pluviomètre 2

1,5 m

thermoDalle de béton mètre à mini- 1 m 1,4 m mum

1,25 m 1,5 m

75 m 5m

Pluviographe

E

Thermomètre à minimum sur gazon 2m Thermomètres dans le sol 20 cm 10 cm 5cm

2m Thermomètre à minimum sur sol nu 1m Parcelle de terrain nu à maintenir désherbé

Héliographe sur support de 2 m 1,5 m

1m

S

Figure III.1. Schéma d’une station d’observation située dans l’hémisphère Nord, indiquant les distances minimales à respecter entre les installations. Source: The Observer’s Handbook, Meteorological Office, Royaume-Uni, 1982

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

31

bétonnées. Pour des raisons de sécurité, la tension de l’alimentation électrique de l’équipement ne doit pas dépasser 24 ou 36 volts. Les installations devraient être peintes en blanc de préférence, n’importe quelle autre couleur peut être utilisée pour les mâts et les clôtures. Si l’aire d’observation s’étend sur un ou plusieurs hectares, il convient de prévoir, autour des emplacements de mesure, des zones protégées spéciales d’une longueur de 200 mètres environ dans toutes les directions à partir des limites de l’aire. Ces zones protégées doivent, si possible, demeurer dans leur état naturel et n’être utilisées qu’en accord avec le Service météorologique national. Les points suivants doivent faire l’objet d’une attention particulière lorsqu’on choisit le site des mesures de précipitations: a)

Le but principal de toute méthode de mesure des précipitations devrait être d’obtenir un prélèvement qui soit vraiment représentatif de la chute sur la région à laquelle se réfèrent les mesures. Le choix du site, ainsi que l’erreur systématique de mesure sont par conséquent des points importants à considérer;

b)

En choisissant un site, on devrait prendre en considération la déformation systématique du champ de vent au-dessus de l’ouverture d’un pluviomètre placé sur un support élevé ainsi que les effets du site lui-même sur les trajectoires de l’air;

c)

Pour chaque site, on devrait estimer l’angle vertical moyen des obstacles par rapport au plan horizontal et un croquis du site devrait être établi. On devrait éviter les emplacements sur une pente ou sur le toit d’un bâtiment. Le sol environnant le pluviomètre peut être couvert d’herbe courte ou être de gravier ou de galets, mais une surface dure et plane, comme du béton par exemple, devrait être proscrite pour éviter un éclaboussement excessif;

d)

Dans les régions où la végétation est dense et homogène, celle-ci devrait être coupée régulièrement de manière à maintenir sa hauteur au même niveau que celui de l’ouverture du pluviomètre;

e)

Les emplacements choisis pour mesurer la quantité de neige tombée et/ou l’épaisseur de neige sur le sol devraient être situés, autant que faire se peut, sur des terrains abrités du vent. Les sites qui conviennent le mieux sont souvent des clairières au milieu de forêts ou de vergers, des terrains entourés d’arbres ou situés dans des forêts de broussailles ou d’arbustes ou encore des terrains où d’autres obstacles constituent des coupe-vent efficaces quelle que soit la direction d’où vient le vent.

Des renseignements complémentaires sur le lieu d’implantation et l’exposition se trouvent dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 1, points 1.1.2 et 1.3.3.1. 3.2.1.2.3

Locaux de la station d’observation

Pour pouvoir fonctionner normalement, chaque station devrait être pourvue des locaux nécessaires au personnel d’exploitation. Ces locaux devraient comporter une surface de plancher optimale, un système de chauffage et/ou de refroidissement selon les besoins, des équipements de sécurité et de lutte contre l’incendie et une source d’alimentation électrique de secours. 3.2.1.2.4

Personnel de la station d’observation

Toute station doit être dotée d’un personnel dont l’effectif et les fonctions sont fixés conformément aux normes et règles en vigueur dans le pays Membre intéressé et compte tenu du programme d’observation et des autres tâches de la station. Les activités des stations terrestres devraient se poursuivre, de préférence, sans interruption entre les heures d’observation.

32

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Lorsqu’une station, fonctionnant en permanence 24 heures sur 24, recueille et transmet des informations sur des phénomènes météorologiques dangereux en plus des observations classiques effectuées aux huit heures synoptiques standard, l’effectif de la station est habituellement de cinq personnes. Lorsque la station fait des observations uniquement aux huit heures synoptiques et que la présence du personnel n’y est pas permanente, son effectif peut être réduit à trois personnes. Les dénominations officielles du personnel des stations d’observation telles que technicien supérieur, technicien, observateur principal et observateur, sont déterminées en fonction du type et de l’importance des données recueillies par la station, du degré de complexité des instruments de mesure utilisés, des tâches du personnel et des pratiques en vigueur dans le Service météorologique national. Les observateurs qui ne sont pas des fonctionnaires permanents d’un Service météorologique national, mais sont désignés pour effectuer des observations météorologiques à une station synoptique quelconque, doivent obtenir du Service approprié un certificat prouvant qu’ils ont une bonne connaissance des instructions concernant l’observation et qu’ils sont capables d’observer les variables météorologiques avec la précision requise. De même, le Service météorologique national devrait certifier la compétence de tout autre observateur chargé d’effectuer des observations météorologiques. 3.2.1.2.5

Formation professionnelle du personnel de station

Chaque station devrait être pourvue d’un personnel ayant reçu une formation correspondant au système de classification de l’OMM; pour plus de détails, voir le Guide sur l’application de normes d’enseignement et de formation professionnelle en météorologie et en hydrologie (OMM-N° 1083), Volume I ‒ Météorologie. La formation du personnel météorologique et des autres spécialistes destinés à exercer des activités en station est organisée par le Membre concerné, soit sur son propre territoire, soit au moyen de cours appropriés donnés à l’étranger. Outre la formation spécialisée qu’il a reçue à l’origine, le personnel devrait suivre périodiquement des stages de perfectionnement afin de maintenir son niveau d’efficacité. Des directives générales et spécifiques concernant la formation du personnel figurent dans les publications pertinentes de l’OMM, notamment dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie III, chapitre 5. Afin de garantir la fiabilité des observations et des informations météorologiques, il est recommandé que le personnel d’observation reçoive une formation correspondant aux niveaux suivants: a)

Chefs de stations météorologiques faisant des observations classiques (voir la section 3.2.2): formation spécialisée de niveau intermédiaire (études complètes dans un collège d’enseignement technique ou une équivalence);

b)

Techniciens choisis parmi les plus expérimentés des observateurs ou des techniciens de premier niveau: même formation que ci-dessus;

c)

Techniciens de premier niveau ou observateurs: formation spéciale ou cours suivis dans des écoles spéciales pendant six mois au moins.

Notes: 1.

2.

Jusqu’à deux observateurs peuvent recevoir une formation en cours d’emploi à la station même (pendant un mois au minimum), complétée de préférence par des cours suivis dans des centres de formation spécialisée ou par correspondance. On trouvera une description de la classification et des fonctions du personnel météorologique dans le Guide sur l’application de normes d’enseignement et de formation professionnelle en météorologie et en hydrologie (OMM-N° 1083), Volume I ‒ Météorologie.

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

33

Les stations devraient disposer de tous les documents, manuels, guides et autres instructions et directives nécessaires, auxquels l’ensemble du personnel devrait avoir libre accès et qu’il devrait étudier régulièrement. 3.2.1.2.6

Identification des stations

Toutes les stations qui contribuent aux systèmes d’observation de l’OMM doivent être identifiées par un identifiant unique du WIGOS. De plus amples informations sur les identifiants de stations du WIGOS se trouvent dans la section 2.4.1 et le supplément 2.1 du Manuel du Système mondial intégré des sytèmes d’observation de l’OMM (OMM-N° 1160), ainsi que dans le Guide du Système mondial intégré des sytèmes d’observation de l’OMM (OMM-N° 1165). Tout comme dans la section 2.3.2 du Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), une partie des règles d’identification des stations synoptiques qui n’ont plus cours aujourd’hui est reproduite cidessous, car les émetteurs d’identifiants peuvent les adopter comme convention pour définir les identifiants locaux de nouvelles stations. Une station en surface faisant partie du réseau synoptique de base régional doit être identifiée par un indicatif de station assigné par le Membre intéressé et choisi conformément au plan prescrit dans le Manuel des codes (OMM-N° 306), Volume I.1, partie A. La liste des indicatifs des stations, le programme d’observation de chacune d’elles et d’autres informations pertinentes figurent dans la publication Messages météorologiques (OMM-N° 9), Volume A – Stations d’observation. Chaque Membre exploitant des stations synoptiques est prié de fournir au Secrétariat de l’OMM les renseignements nécessaires pour tenir à jour cette publication, conformément à la règle énoncée dans le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), Volume I, partie III, section 2.3.2. Chaque Membre devrait tenir à jour une liste, ou un répertoire, des stations synoptiques situées sur son territoire. Ce répertoire devrait contenir, pour chaque station, les renseignements suivants: a) Nom et, s’il y a lieu, indicatif de la station; b) Coordonnées géographiques de la station en degrés, minutes et secondes entières d’arc4; c) Altitude de la station en mètres (jusqu’à deux décimales) au-dessus du niveau moyen de la mer4; d) Géopotentiel, en mètres entiers, du niveau de référence auquel la pression est réduite, ou surface isobare de référence dont le géopotentiel est transmis; e) Catégorie de la station et du programme d’observation; f) Heures auxquelles les observations synoptiques sont faites et transmises; g) Brève description de la topographie locale; h) Exposition des instruments, notamment les hauteurs au-dessus du sol des thermomètres, pluviomètres et anémomètres; i) Historique de la station: date du début des observations régulières, changements de site, interruptions des observations, changements de nom et toutes modifications importantes apportées au programme d’observation; 4

Voir le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 1, point 1.3.3.2.

34

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

j) Nom de l’organisme ou de l’institution dont dépend la station; k) Toute autre information nécessaire pour compléter les indications données dans la publication Messages météorologiques (OMM-N° 9), Volume A – Stations d’observation.

3.2.1.2.7

Télécommunications

Toutes les stations doivent être pourvues des moyens de télécommunication leur permettant de transmettre leurs données aussi rapidement que possible afin de répondre aussi bien aux besoins des services de prévision (besoins mondiaux, régionaux et nationaux) qu’à ceux des utilisateurs locaux, qu’il s’agisse d’y répondre sur une base permanente ou sur demande. Les équipements utilisés par les stations pour transmettre et recevoir des informations peuvent être de types divers, notamment téléphone, ligne télégraphique et radio. Des directives générales et particulières concernant la collecte et la transmission des informations figurent dans le Manuel du Système mondial de télécommunications (OMM-N° 386). Chaque station synoptique dont les messages figurent dans la liste des échanges internationaux doit être pourvue d’un équipement de télécommunication qui garantisse la transmission sûre et régulière des messages et autres informations nécessaires aux destinataires prévus. 3.2.1.2.8

Normes de qualité

Il convient de se référer au: a)

Manuel du Système mondial de traitement des données et de prévision (OMM-N° 485), partie II, section 2.1.3 – Normes minimales;

b)

Guide du Système mondial de traitement des données (OMM-N° 305), chapitre 6.

3.2.1.3

Stations en mer

3.2.1.3.1

Généralités

Environ 70 % de la surface du globe est recouverte par les océans. La collecte régulière d’informations météorologiques et océanographiques adéquates en provenance de ces vastes régions présente une grande importance car l’élaboration en temps opportun de prévisions météorologiques précises et l’assistance aux activités maritimes dépendent dans une très large mesure des observations provenant des régions océaniques. 3.2.1.3.2

Stations en mer à position fixe

3.2.1.3.2.1 Stations météorologiques océaniques a) Généralités Les stations météorologiques océaniques sont les plus perfectionnées des stations météorologiques en mer. En raison de leur coût élevé, les réseaux de stations météorologiques océaniques sont généralement organisés au titre d’un projet conjoint de Membres participants, dont certains sont chargés individuellement de l’exploitation des navires à partir de ports d’attache nationaux. Un exemple d’un tel projet est fourni par le réseau de stations océaniques de l’Atlantique Nord qui est exploité sur cette base sous les auspices de l’OMM.

35

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

b)

Conception de la station

Une station météorologique océanique est une station installée sur un navire spécialement construit pour cet usage ou réaménagé à cette fin. Pour assurer un programme d’observation continu à une position déterminée, il est nécessaire d’utiliser plus d’un navire. Sur le pont de chacun de ces bâtiments, il faut prévoir une aire de lâcher de ballon pour les observations en altitude et un espace adéquat pour l’installation des instruments météorologiques. Il faut également disposer d’un local pour entreposer les fournitures et le matériel consommables nécessaires pour 30 à 40 jours de mer, tout en tenant compte des problèmes de sécurité que pose l’emploi de l’hydrogène pour le gonflement des ballons de sondage. Toutefois, la principale réserve d’approvisionnements devrait se trouver au port d’attache du navire. Chaque navire doit disposer de locaux suffisants pour l’hébergement de l’équipage et du personnel météorologique. Les variables sur lesquelles doit porter une observation synoptique en surface faite par une station météorologique océanique sont énumérées dans le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), Volume I, partie III, paragraphe 2.3.3.11. Beaucoup d’entre elles sont les mêmes que celles qui doivent être observées à une station terrestre, et qui sont indiquées par ailleurs dans le présent guide (voir la section 3.2.2.2). Pour les stations en mer, il existe dans certains cas différents moyens d’obtenir les valeurs des variables météorologiques. En général, l’exposition des instruments météorologiques peut s’avérer plus difficile sur les stations en mer en raison de l’espace restreint dont on dispose à bord et de l’influence qu’exercent la superstructure du navire ou d’autres installations sur les instruments. La figure III.2 donne des indications sur les endroits où l’on peut exposer divers instruments d’une station météorologique océanique. c)

Choix du site

Les positions des stations devraient être choisies de manière que les Services météorologiques nationaux et le Système mondial d’observation en tirent le plus grand profit. Les ports d’attache des navires devraient être choisis de façon à réduire au minimum la distance qui sépare ces ports des positions occupées par les navires en station en mer.

Mât de misaine: vitesse du vent direction du vent

Mât arrière: vitesse du vent direction du vent

Proue: vitesse du vent direction du vent température de l’air

Bâbord: température humidité Rayonnement solaire Pression

Terminal d’opérateur

Moniteurs avec écrans de visualisation

Unité centrale

220V 50Hz

Tunnel hydraulique:

Tribord: température humidité

température de l’eau (conductivité calorifique) Direction du navire Vitesse du navire Traitement des données du navire

Batterie

Figure III.2. Sites d’exposition des instruments d’une station météorologique océanique (Vaisala Oy, Finlande)

36

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

d) Exploitation C’est aux Services météorologiques nationaux qui exploitent les navires que devrait incomber la responsabilité des normes techniques et scientifiques de la station, ainsi que celle de l’étalonnage et de l’entretien des instruments installés à bord. Un inspecteur dépendant du Service météorologique national intéressé devrait s’assurer que tous les travaux d’observation sont effectués de manière efficace et suivant les règles prescrites. Il devrait en outre s’assurer que le personnel a reçu la formation appropriée pour exercer ses fonctions et qu’il dispose de tous les manuels et autres documents pertinents. e) Identification Une station météorologique océanique (navire météorologique) doit être identifiée par un indicateur alphanumérique assigné à la position de la station, qui n’est pas le nom du navire considéré; par exemple, C7R. f) Télécommunications Les systèmes mentionnés ci-après peuvent être utilisés pour transmettre dans les meilleurs délais les données recueillies par les stations météorologiques océaniques: i) Interface avec les réseaux publics de communication; ii) Liaison télégraphique; iii) Téléscripteur télex; iv) Radiotéléimprimeur; v) Diffusion par radio fac-similé; vi) Liaison radio; vii) Réseau mondial de téléphonie mobile; viii) Liaison satellitaire. Un moyen de remplacement au moins devrait être prévu pour remédier aux défaillances ou aux pannes de la liaison principale. g)

Personnel et formation

Trois catégories de personnel sont nécessaires pour exploiter une station météorologique océanique: i) L’équipage du navire; ii) Le personnel météorologique (observateurs et techniciens); iii) Le personnel de télécommunications. Les effectifs des personnels mentionnés ci-dessus aux sous-alinéas ii) et iii) dépendent des équipements utilisés et du niveau de connaissances techniques requis. Les observateurs peuvent se voir confier la responsabilité d’appliquer les procédures relatives à l’acheminement des données sur le SMT. Ils peuvent aussi être chargés d’assurer le fonctionnement et l’entretien de l’équipement installé à bord du navire, à condition qu’ils aient reçu la formation adéquate. L’utilisation de membres de l’équipage comme observateurs et comme opérateurs de transmission sous la supervision d’un météorologiste expérimenté s’est avérée, pour l’une au moins des stations océaniques de l’Atlantique Nord, très efficace pour réduire les dépenses d’exploitation. Mais il est alors nécessaire que certains membres de l’équipage reçoivent une formation appropriée pour faire les observations. De cette manière, on peut réduire sensiblement le nombre de personnes nécessaires pour exploiter une station sur navire météorologique océanique. h)

Normes de qualité

Il convient de se référer au Guide des applications de la climatologie maritime (OMM-N° 781), point 3.1.4 – Contrôle de la qualité, traitement et archivage des données, et annexe I – Normes

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

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minimales de contrôle de la qualité; au Guide de l’assistance météorologique aux activités maritimes (OMM-N° 471), section 3.2.9 – Contrôle de la qualité, et annexe 3.E – Normes minimales de contrôle de qualité; au Manuel de l’assistance météorologique aux activités maritimes (OMM-N° 558), Volume I, section 5.6.3 – Contrôle de la qualité des données, et appendice I.15 – Normes minimales de contrôle de qualité; et à la publication N° 26 de la série des manuels et guides de la COI (UNESCO) intitulée Manual of Quality Control Procedures for Validation of Oceanographic Data. 3.2.1.3.2.2 Stations sur bateaux-feux, stations insulaires et stations côtières a) Généralités Ces stations peuvent être des éléments importants du réseau synoptique de base régional et du réseau mondial. Les Membres devraient prendre cela en considération lorsqu’ils planifient et entretiennent les réseaux nationaux de ces stations. b)

Conception des stations

Une station sur bateau-feu est une station d’observation météorologique installée sur un bateau dont la fonction principale est de servir de phare dans les eaux côtières. Généralement, les instruments météorologiques doivent y être exposés conformément aux règles prescrites dans la section du présent guide consacrée aux stations météorologiques océaniques, mais on devrait prendre soin d’éviter les effets engendrés par la superstructure particulière du bateau-feu. Les stations insulaires et les stations côtières devraient être équipées de la même manière que les stations terrestres. On devrait en outre pouvoir y mesurer la température de la mer en surface et y observer l’état de la mer ainsi que les conditions des glaces de mer. Ces stations pourraient également être conçues pour des observations en altitude. c)

Choix du site

L’emplacement des stations insulaires et des stations côtières devrait être choisi et aménagé conformément aux règles prescrites par ailleurs dans ce guide pour les stations terrestres (voir les points 3.2.1.2.1 et 3.2.1.2.2). Il faudrait en outre s’assurer qu’il est possible d’y observer l’état de la mer et d’y mesurer la température de la mer en surface. d) Exploitation C’est aux Services météorologiques nationaux qui exploitent ces stations qu’incombe la responsabilité des normes techniques de ces dernières, ainsi que la responsabilité de l’étalonnage et de l’entretien des instruments. Un inspecteur du Service météorologique national intéressé devrait s’assurer que le personnel a reçu la formation appropriée pour effectuer les observations et que les stations disposent de tous les manuels et autres documents pertinents. e) Identification Les stations insulaires et les stations côtières doivent être identifiées par un indicatif de station, comme les stations terrestres (voir le point 3.2.1.2.6). étant donné que les bateaux-feux sont ancrés à des emplacements fixes, les stations installées à bord de ces bâtiments peuvent aussi être identifiées au moyen d’un indicatif de station. f) Transmissions Ces stations doivent être pourvues d’équipements de télécommunications adaptés pour assurer une transmission sûre et régulière des messages d’observation chiffrés (voir le point 3.2.1.2.7 traitant des télécommunications aux stations terrestres).

38 g)

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Personnel et formation

Le personnel nécessaire pour effectuer des observations synoptiques en surface aux stations insulaires et aux stations côtières est le même que celui dont on a besoin aux stations terrestres pour faire des observations similaires. Cependant, si l’on effectue à la fois des observations en surface et des observations en altitude, le personnel doit être suffisamment nombreux et bien formé pour exécuter ces deux types d’observation. Un inspecteur doit s’assurer que le personnel d’exploitation a les qualifications requises pour exercer ses fonctions, notamment pour assurer l’entretien technique courant de la station et pour appliquer les procédures de transmission (voir également les points 3.2.1.2.4 et 3.2.1.2.5). 3.2.1.3.2.3 Stations sur plates-formes fixes et sur plates-formes ancrées a) Généralités L’industrie pétrolière au large des côtes exploite dans le monde entier, de manière plus ou moins permanente, des équipements ou des plates-formes installés sur le plateau continental. Ces plates-formes de forages pétroliers ou d’extraction de pétrole peuvent constituer d’excellents sites d’observation météorologique et il est recommandé aux Membres de profiter de cette opportunité. Le personnel d’exploitation d’une plate-forme a besoin d’observations météorologiques pour surveiller les conditions météorologiques qui règnent au-dessus et à proximité de cette plate-forme durant les opérations héliportées et les opérations de ravitaillement par bateau. En général, des règlements établis par les pays intéressés prescrivent au personnel d’exploitation des plates-formes en mer d’effectuer des observations en surface fiables portant au moins sur certaines variables météorologiques et océanographiques. Des accords de coopération peuvent souvent être conclus sans difficulté avec les représentants de l’industrie pétrolière. b)

Conception des stations

L’exposition des instruments météorologiques est une question très importante et constitue la partie la plus difficile de l’installation des instruments sur les plates-formes. Cela est dû aux dimensions et à la structure de ces dernières, dont la hauteur peut dépasser 100 mètres audessus du niveau de la mer. c) Exploitation Il convient de veiller à ce que le Service météorologique national demeure responsable de l’instrumentation et du contrôle de l’observation. Il est essentiel que les pratiques normalisées définies par l’OMM soient respectées. Le Service météorologique national doit former les observateurs aux méthodes manuelles d’observation. Il devrait par ailleurs y avoir à bord de la plate-forme des personnes possédant la compétence technique adéquate en matière d’utilisation des instruments automatiques. Un inspecteur doit être chargé de s’assurer que tous les travaux d’observation sont exécutés conformément aux règlements définis par l’OMM et que la documentation pertinente est disponible sur la plate-forme. d) Identification Les stations sur plates-formes fixes et sur plates-formes ancrées sont identifiées de la même manière que les navires et sont incluses dans la Liste internationale des navires sélectionnés, supplémentaires et auxiliaires (OMM-N° 47), avec des notes explicatives appropriées. e) Télécommunications Les systèmes mentionnés ci-après peuvent être utilisés pour transmettre dans les meilleurs délais les données d’observation recueillies par les stations sur plates-formes fixes ou ancrées: i) ii)

Interface avec les réseaux publics de communication; Liaison télégraphique;

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

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iii) Téléscripteur télex; iv) Radiotéléimprimeur; v) Diffusion par radio fac-similé; vi) Liaison radio; vii) Réseau mondial de téléphonie mobile; viii) Liaison satellitaire. Un moyen de remplacement au moins devrait être prévu pour remédier aux défaillances de la liaison principale. f)

Personnel et formation

L’effectif nécessaire dépend du degré d’automatisation de la station. Ce personnel doit avoir reçu un bon enseignement général, tel que celui reçu par un officier de marine. Les observateurs devraient suivre un stage théorique et pratique organisé par le Service météorologique national. Ce stage devrait comprendre les sujets suivants: i)

Présentation générale des dispositions réglementaires et des directives prescrites par l’OMM et par le Service météorologique national;

ii)

Instruments destinés à être utilisés en mer;

iii) Méthodes visuelles d’observation; iv)

3.2.1.3.3

Exposés sur les conditions météorologiques et la prévision du temps dans la zone de responsabilité concernée. Stations en mer mobiles

3.2.1.3.3.1 Stations sur navires d’observation bénévoles Le système international dans le cadre duquel des navires sont recrutés pour exécuter et transmettre des observations météorologiques est le programme de navires d’observation bénévoles (VOS). Les stations en mer mobiles du programme VOS comprennent les stations sur navires sélectionnés, les stations météorologiques automatiques sur navires sélectionnés, les stations sur navires VOSClim (VOS Climat), les stations météorologiques automatiques sur navires VOSClim, les stations sur navires supplémentaires, les stations météorologiques automatiques sur navires supplémentaires, les stations sur navires auxiliaires et les stations météorologiques automatiques sur navires auxiliaires. Les navires qui participent au programme VOS constituent l’une des principales sources de données d’observation en surface sur les océans. En application du Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), Volume I, partie III, paragraphe 2.3.3.2, les Membres recrutent le plus grand nombre possible de navires appelés à traverser des zones où les données sont rares et à suivre régulièrement des routes traversant des zones qui revêtent un intérêt particulier. En s’acquittant de cette obligation, chaque Membre contribue à l’action commune visant à obtenir une couverture suffisante de données d’observation météorologique au-dessus des mers. Il serait souhaitable de parvenir à une répartition uniforme des observations. Cela est difficile en raison des importantes différences de densité caractérisant le trafic maritime sur les divers océans, ce trafic étant plus dense dans l’hémisphère Nord. Aussi le recrutement de navires d’observation bénévoles naviguant dans les régions tropicales ou dans l’hémisphère Sud devrait-il faire l’objet d’une attention toute particulière. Les plans successifs qui ont été établis au titre de la Veille météorologique mondiale ont montré que, pour satisfaire les besoins internationaux en ce qui concerne la densité des données météorologiques sur les océans, il était nécessaire de maintenir ou d’accroître le nombre de navires d’observation bénévoles. Les pratiques et procédures normalisées et les pratiques et procédures recommandées pertinentes figurent dans l’appendice III.4.

40

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Pour des informations détaillées, il convient de se reporter au Vocabulaire météorologique international (OMM-N° 182); au Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), Volume I, partie III, section 2.3.3; et au rapport technique N° 4 de la CMOM intitulé The Voluntary Observing Ships Scheme – A framework Document (WMO/TD-No. 1009). 3.2.1.3.3.2 Stations sur glaces dérivantes a) Généralités Une station météorologique sur glace dérivante fait généralement partie d’une base scientifique installée sur un grand banc de glace dérivant dans les régions polaires. Les stations sur glaces dérivantes constituent un complément important au réseau de stations dans les régions polaires où les données sont rares. Les Membres devraient prendre des dispositions, individuellement ou conjointement, pour établir chaque fois que possible des stations d’observation météorologique sur des grands bancs de glace dérivante, soit dans le cadre du programme d’activité d’une base scientifique, soit en utilisant des stations automatiques. Dans le cas d’une entreprise conjointe, un seul Service météorologique national devrait être responsable des normes scientifiques et techniques de la station. b) Identification Les stations sur glaces dérivantes doivent être identifiées de la même manière que les navires faisant route. c) Transmissions Les stations sur glaces dérivantes devraient être équipées d’un système de liaison radio bidirectionnelle ou d’un dispositif de transmission automatique via un satellite. Dans les régions polaires, seuls les satellites à défilement peuvent être utilisés à cet effet. Le système ARGOS, qui équipe certains des satellites exploités par les États-Unis d’Amérique, offre cette possibilité de transmission et permet en outre, grâce à l’utilisation de l’effet Doppler dans les signaux reçus, de localiser la station avec une bonne précision. Lorsqu’on emploie des satellites à défilement comme moyen de télécommunications, les observations transmises sont susceptibles d’être asynoptiques. d)

Personnel et formation

Un nombre suffisant de membres du personnel de la base scientifique doit avoir reçu une formation adéquate lui permettant d’effectuer toutes les observations requises en vertu des dispositions réglementaires de l’OMM. Au moins un technicien ayant reçu une formation appropriée devrait être disponible pour assurer le bon fonctionnement et l’entretien des instruments. Ce technicien devrait être également responsable de la gestion du stock de matériel consommable et de pièces de rechange. Le personnel de la base devrait aussi comprendre des opérateurs de transmission. 3.2.1.4

Stations automatiques

3.2.1.4.1

Généralités

Une station météorologique automatique (SMA) est définie dans le Vocabulaire météorologique international (OMM-N° 182) comme étant une «station météorologique où les observations sont effectuées et transmises automatiquement».

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

41

Les renseignements figurant dans cette section du Guide traitent de la planification et de l’établissement de réseaux de stations automatiques effectuant des observations en temps réel et faisant partie des réseaux synoptiques de base régionaux ainsi que d’autres réseaux de stations synoptiques où l’on privilégie avant tout l’accès rapide et direct aux données. On peut trouver des renseignements complémentaires sur cette question dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie II, chapitre 1. 3.2.1.4.2

Buts des stations automatiques

Les stations automatiques sont utilisées à de nombreuses fins, notamment pour: a)

Obtenir des données en provenance des sites difficiles d’accès ou inhospitaliers;

b)

Effectuer des observations à des stations dotées de personnel en dehors des heures normales de travail des observateurs, par exemple pendant la nuit ou les week-ends;

c)

Accroître la fiabilité des données et normaliser les méthodes et les heures d’observation pour toutes les stations d’un réseau;

d)

Réduire les dépenses en diminuant le nombre de stations dotées de personnel;

e)

Pouvoir placer des capteurs sur des sites propices du point de vue météorologique et choisis indépendamment des lieux de résidence et de travail des observateurs.

3.2.1.4.3

Types de réseaux et de stations synoptiques automatiques

3.2.1.4.3.1 Configuration d’un réseau Les réseaux de stations synoptiques automatiques doivent pouvoir assurer l’acquisition, la transmission et le traitement des données en temps réel. Les stations peuvent être organisées, au sein d’un réseau, de différentes manières: ou bien la collecte des données est commandée directement par un seul processeur situé en un point central de collecte des données, ou bien elle s’effectue au moyen de plusieurs processeurs installés dans des centres secondaires de collecte qui recueillent périodiquement les données provenant des stations, puis les distribuent (voir la figure III.3). L’utilisation de processeurs secondaires pour l’acquisition des données est intéressante dans le cas de réseaux importants lorsqu’une régionalisation des fonctions de commande et de traitement semble présenter un avantage. L’emploi d’un processeur unique pour piloter un réseau a pour conséquence de rendre l’ensemble du système d’observation automatique vulnérable à une défaillance de ce processeur. Les installations de transmission de données qu’offrent les réseaux de stations synoptiques automatiques peuvent aussi être utilisées, si nécessaire, par les stations dotées de personnel ou partiellement automatisées, à la condition que les observateurs disposent de terminaux adéquats pour saisir manuellement les données d’observation. Ces terminaux permettent d’introduire des données synoptiques, sous forme codée ou sous forme de valeurs paramétriques, ou des informations climatologiques. Le processeur central du réseau collecte ces observations directement ou via les stations automatiques en même temps qu’il collecte les mesures effectuées par ces stations (voir la figure III. 4). 3.2.1.4.3.2 Traitement des données La majeure partie du traitement ou du codage des données est effectuée soit à la station d’observation, soit par l’un des processeurs secondaires ou par un processeur central unique. Le principal avantage que présente une centralisation du traitement des données réside dans le fait qu’elle permet d’assurer le contrôle de qualité, les calculs en temps réel et la conversion

42

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

des données en un seul et même endroit. En outre, les changements de codes d’observation synoptique peuvent être mis en vigueur d’un coup dans toutes les stations au moyen d’une seule modification; une station peut être modifiée ou actualisée sans que cela n’ait de répercussion sur les codes normalisés utilisés. Enfin, cette configuration de traitement présente un grand intérêt pour l’utilisateur de données, qu’elle rend à même d’analyser les problèmes instrumentaux depuis le centre d’exploitation à l’aide des données brutes fournies par les capteurs, ce qui lui permet de planifier plus efficacement les travaux de remise en état. 3.2.1.4.3.3 Transmission des données La transmission des données est une fonction capitale pour les stations d’observation synoptiques transmettant en temps réel. Pour plus de détails, il convient de se référer au Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie II, chapitre 1, point 1.3.2.10. 3.2.1.4.3.4 Stations à fins multiples Étant donné que les coûts des stations synoptiques automatiques sont très élevés, il paraît judicieux d’utiliser les moyens et installations de ces stations à d’autres fins également, par exemple pour la climatologie, la météorologie aéronautique, les avis de tempête, la sécurité des centrales nucléaires, la surveillance de la qualité de l’air et de l’eau et les avis de crue.

SMA

SMA

SMA

PS

SMA

SMA SMA Processeur central

SMA

PS

SMA

SMA

Légende SMA

PS

SMA

Station météorologique automatique Processeur secondaire

Circuit loué spécialisé

PS

SMA

SMA

Circuit commuté

Figure III.3. Configuration d'un réseau Source: Branke, W., 1978: System technology for networks, Technical Seminar for Measuring Techniques, Automation and Data Processing for Water Control, May 1978, Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft

43

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

Dans les stations à fins multiples, les données peuvent être emmagasinées de façon continue dans des unités de stockage locales. Il est ainsi possible de retransmettre ces données au processeur central du réseau après une interruption ou de les traiter ultérieurement sur un autre système informatique. 3.2.1.4.3.5 Capteurs Les capteurs qui doivent être utilisés aux stations météorologiques automatiques pour mesurer les différentes variables et leurs spécifications techniques sont décrits dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie II, chapitre 1, point 1.2.1.

Site d’observation

Service météorologique régional

Service central météorologique

Système central de commutation de messages

Alternative 1 OBSERVATEUR

DRM

Alternative 2 OBSERVATEUR

Utilisateur de données 600b/s FSK

Réseau téléphonique commuté

2400 b/s

CAAD

Ordinateur central de communication

Vers le SMT

DRM DPMA

Capteurs

Utilisateur de données

Alternative 1. Station d’observation dotée de personnel Alternative 2. Station d’observation semi-automatique

CAAD = Centrale d’acquisition automatique de données DPMA = Données produites de manière automatique FSK = Modulation par déplacement de fréquence

SMT DRM

= Système mondial de télécommunications = Données recueillies manuellement

Figure III.4. Système automatique de collecte des données provenant de stations d’observation classiques et de stations météorologiques partiellement ou entièrement automatiques Source: Hovberg, T. et Udin, I., 1984: Communications présentées à la Conférence technique de l’OMM sur les instruments et les observations météorologiques présentant un bon rapport coût-efficacité (TECEMO), Noordwijkerhout, septembre 1984. Rapport N° 15 de la série des publications de l’OMM consacrées aux instruments et méthodes d’observation.

44 3.2.1.4.4

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Directives concernant la planification

3.2.1.4.4.1 Détermination des besoins Toutes les disciplines concernées par les observations météorologiques – la météorologie synoptique, la climatologie, la météorologie aéronautique, la météorologie agricole et l’hydrologie – ont formulé leurs propres exigences techniques en matière d’observation pour répondre à leurs besoins respectifs. Toutes les disciplines ont cependant fait valoir qu’il était préférable d’appliquer des règles homogènes ou des méthodes d’observation standard pour éviter des confusions inutiles et pour garantir la compatibilité des données. Dans cette perspective, la normalisation des stations météorologiques automatiques sera profitable si elle est conçue de manière à répondre aux besoins des diverses disciplines. À l’appui des applications présentes et futures des stations météorologiques automatiques, les spécifications fonctionnelles pour les stations météorologiques automatiques – une liste des variables météorologiques demandées et de leurs caractéristiques – ont été élaborées (voir l’appendice III.1). Elles présentent les besoins actuels des utilisateurs en matière de données de stations météorologiques automatiques, et peuvent être utilisées par les fabricants lors de la conception de stations automatiques et de capteurs. Ces spécifications sont exprimées en termes de variables, avec indication de la plage de mesure effective, de la résolution minimale et de la méthode d’observation et peuvent exprimer les variables par les codes BUFR/CREX. D’autres besoins seront intégrés dans les spécifications fonctionnelles sur proposition des utilisateurs. Certaines des variables figurant dans les spécifications fonctionnelles devraient être obligatoires. Une station météorologique automatique standard devrait disposer d’un système d’observation offrant des données d’observation pour un jeu standard de variables, par exemple la pression, la température, le vent et l’humidité. En outre, un jeu de variables facultatives devrait être envisagé. La liste des variables de base que doivent mesurer les stations météorologiques automatiques, élaborée à partir du Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), figure à l’appendice III.2. La première opération à effectuer lors de la planification d’un réseau automatique consiste à établir une liste des besoins des utilisateurs de données connus et potentiels. Pour commencer, seuls les aspects purement météorologiques doivent être pris en considération. On doit, par exemple, se poser les questions suivantes: quelle répartition des stations, quel cycle de mesure, quel programme d’observation faut-il adopter pour répondre aux besoins nationaux dans le domaine des prévisions météorologiques et pour s’acquitter des obligations internationales en matière d’informations météorologiques? Il devrait être possible de répondre à ces questions en utilisant un tableau semblable à celui qui a été établi pour la Scandinavie (voir le tableau III.1). Il faudrait également prendre en considération les corrélations qui existent avec d’autres systèmes d’acquisition de données tels que les radars, les stations d’observation en altitude ou les satellites. Les données fournies par les stations dotées de personnel sont souvent qualifiées de données de référence par ceux qui s’opposent à l’automatisation et qui comparent les performances des équipements automatiques à celles des stations classiques idéales. Cette façon de penser est souvent sans fondement. Dans certains cas, il est indispensable d’adopter des méthodes nouvelles si l’on veut que l’observation météorologique soit automatisée avec succès. Le remplacement des méthodes manuelles d’observation par des moyens automatiques conduit fréquemment à des résultats compliqués, onéreux et aléatoires. Face à ce problème, le planificateur d’un système automatique devrait travailler de préférence d’après un cahier des charges prédéterminé plutôt qu’en se référant à la notion de «mesures» faites par un observateur. Il doit adopter des capteurs dont la caractéristique essentielle est de fournir des données brutes compatibles avec le traitement automatique des données.

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

45

Tableau III.1. Besoins des utilisateurs dans le domaine des données météorologiques en Scandinavie Échelle de temps et d’espace 0–2 h 0–100 km Prévision pour l’immédiat

Observations • •

• • • • 2–6 h 20–300 km

• • • • • • •

6–18 h 20–300 km

• •

Couverture radar complète Observations synoptiques complètes trihoraires; densité de 80 km Stations automatiques, y compris des bouées; mesures de la pression, selon une densité de 50 km environ; mesures horaires du vent, de la température et de l’humidité selon une densité de 40 km environ Images numériques satellitaires à intervalles de 3 à 6 heures 1 ou 2 sondages verticaux, au moins une fois toutes les 6 heures Observations synoptiques trihoraires sur la Scandinavie Sondeurs acoustiques, mâts équipés d’instruments, etc.

• •

Observations synoptiques trihoraires; densité approximative de 80 km Stations automatiques; mesure trihoraire de la pression; densité approximative de 50 km Images numériques satellitaires à intervalles de 3 à 6 heures Sondages verticaux satellitaires, par exemple TOVS, toutes les 6 heures ou plus fréquemment 1 ou 2 sondages verticaux une fois toutes les 6 heures Observations provenant de pays étrangers (SYNOP, TEMP, PILOT, AIREP) toutes les 3 ou 6 heures Observations de navires Sondages acoustiques, mâts équipés d’instruments, etc.

•

Comme indiqué ci-dessus

• • • •

12–26 h 150–4 000 km

Couverture radar régionale complète; exploitation continue Stations automatiques, y compris des bouées; réseau régional de mesure du vent et de l’humidité, avec une densité de 40 km environ; dans les chenaux étroits, mesures du vent suivant un espacement inférieur à 20 km; mesures du vent et de la température le long des sentiers de montagne fréquentés; mesures de la température, du vent, de l’humidité et du rayonnement sur les sections d’autoroute réputées glissantes; toutes ces valeurs doivent être disponibles en temps réel 1 ou 2 systèmes de sondages verticaux de vent, température et humidité; mesures toutes les heures Comptes rendus d’aéronefs civils et militaires dans la région Observations d’aérodrome; observations synoptiques horaires et messages METAR Dans le sud de la Suède, informations numériques provenant du satellite METEOSAT toutes les demi-heures

Source: Ag., L., 1981: Communications présentées à la deuxième Conférence technique de l’OMM sur les instruments et les méthodes d’observation (TECIMO-II), Mexico, octobre 1981. Rapport N° 9 de la série des publications de l’OMM consacrées aux instruments et méthodes d’observation.

Étant donné la diversité des problèmes météorologiques, la planification d’un réseau ne devrait pas être uniquement l’affaire d’ingénieurs ou de fabricants de systèmes automatiques de mesure qui, souvent, ne connaissent pas les véritables problèmes auxquels les utilisateurs sont confrontés. Pendant la phase de planification, les futurs utilisateurs doivent prendre le temps de faire part de leur expérience afin d’éviter les déboires qui résulteraient du choix d’un système inapproprié. Les pays Membres manquant d’expérience dans ce domaine devraient solliciter l’avis de ceux qui ont exploité des réseaux d’observation automatiques pendant plusieurs années. Il est essentiel d’établir un cahier des charges détaillé tenant compte des besoins locaux et de l’environnement. Ce document doit faire état des paramètres techniques tels que la plage de mesure, l’incertitude, la résolution, la reproductibilité des mesures, le temps de réponse, la stabilité, la sûreté de fonctionnement, la consommation d’énergie, l’échangeabilité, les dimensions critiques (distance entre les capteurs et les émetteurs/récepteurs, limites d’espace et de poids), ainsi que les besoins en matière de pièces détachées et d’entretien. Il devrait aussi

46

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

mentionner la nécessité d’une compatibilité à long terme avec l’équipement attenant ou voisin, dans le cas où l’équipement automatique prévu est destiné à remplacer une partie d’un autre système ou à former une partie complémentaire de ce système, et les possibilités d’interférences avec d’autres systèmes, en particulier sur les aérodromes. 3.2.1.4.4.2 Critères de sélection des systèmes a)

Environnement futur de la station

Les stations météorologiques automatiques doivent pouvoir résister aux pires intempéries. Il est donc essentiel d’étudier l’environnement futur de la station avant de déterminer ou de concevoir un système. Les effets les plus importants sont dus aux conditions ambiantes suivantes: taux élevé d’humidité, températures basses ou élevées, poussière, champs de hautes fréquences, foudre, milieu corrosif. Les impulsions électromagnétiques nucléaires doivent également être prises en compte. Il convient de prévoir des mesures de protection contre ces effets dès le début de la planification. b) Fiabilité Le temps moyen entre pannes d’une station synoptique automatique devrait être supérieur à 10 000 heures, indépendamment des pannes éventuelles de chacun des capteurs. Un moyen de renforcer la fiabilité d’une station météorologique automatique consiste à doubler partiellement ou intégralement cette station, autrement dit en prévoyant un système de remplacement. Dans le cas d’une duplication partielle, on se contente de doubler les éléments clés tels que le système d’alimentation en énergie et les capteurs de vent et de température. Dans le cas d’une duplication intégrale, on peut prévoir une seconde station d’un type moins onéreux, qui aura des possibilités moindres et ne transmettra que les variables de base telles que la pression atmosphérique, la vitesse du vent, la direction du vent ou la température de l’air. Une indépendance totale de la station redondante nécessiterait, si l’on veut éliminer tous les risques, des systèmes d’alimentation en énergie distincts et des voies de communication différentes au moins à la station. Conformément au principe de la duplication, les deux systèmes, primaire et secondaire, doivent fonctionner de manière continue, sauf, bien entendu, lorsque l’un d’eux est en dérangement. En règle générale, la duplication partielle ou intégrale de l’équipement est assez onéreuse et ne vaut la peine d’être adoptée qu’en l’absence d’un service d’entretien adéquat garantissant l’exécution des réparations dans des délais acceptables. Le pourcentage d’observations synoptiques que l’utilisateur peut effectivement recevoir en temps utile est un facteur de qualité décisif lors de l’évaluation d’un système automatique opérationnel. Le niveau auquel une dégradation de ce pourcentage devient suffisante pour que le système ne soit plus rentable pourrait dépendre dans une certaine mesure des conditions d’utilisation de ce système mais, en règle générale, l’objectif recherché pour des systèmes opérationnels excellents est de pouvoir disposer de plus de 90 % des données. Dans le cas de stations appartenant à un réseau synoptique de base régional, une disponibilité des données d’au moins 95 % semble indispensable pour l’exécution des travaux quotidiens réguliers. Les dégradations de fiabilité les plus importantes sont généralement liées à des interruptions de transmission de données. On peut améliorer la sécurité de ces transmissions en entrecroisant les liaisons d’un réseau en étoile et en déroutant les données sur d’autres lignes de communication en cas de panne de l’une de ces liaisons (voir la figure III.5). c)

Architecture du système

Le système devrait être souple et modulaire afin de pouvoir s’adapter aux applications les plus diverses. Il conviendrait en particulier de veiller aux possibilités d’extension du système. Il devrait être possible d’y connecter ultérieurement des stations supplémentaires, de nouveaux capteurs

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

Réseau en étoile simple

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Réseau en étoile entrecroisé comportant des voies de déroutement

Site de mesure

Ligne de transmission

Centre intermédiaire de collecte des données

Possibilités de déroutement

Centre de collecte des données

Figure III.5. Réseau en étoile simple et réseau en étoile entrecroisé comportant des voies de déroutement Source: Van den Enden, I.F.H.C.C., 1984: Communications présentées à la Conférence technique de l’OMM sur les instruments et les observations météorologiques présentant un bon rapport coût-efficacité (TECEMO), Noordwijkerhout, septembre 1984. Rapport N° 15 de la série des publications de l’OMM consacrées aux instruments et méthodes d’observation.

et de nouveaux périphériques. La conception du réseau devrait laisser ouvert le choix du mode d’acheminement des données et des divers dispositifs de communication de façon qu’ils puissent être adaptés aux progrès technologiques les plus récents. La structure de base d’une station automatique et de son système de traitement des données devrait également être aussi modulaire que possible. Un maximum de traitement des signaux devrait être effectué par chaque interface de capteur, de préférence au niveau du capteur proprement dit ou très près de ce dernier. Les stations synoptiques destinées à être utilisées sans surveillance pendant de longues périodes devraient être de conception aussi simple que possible, alors que l’on peut envisager d’adopter des solutions plus affinées et, notamment, des systèmes complexes de traitement de données dans le cas de stations plus fréquemment visitées ou utilisées en mode semi-automatique. d)

Considérations sur la durée de vie

Les fabricants considèrent la durée de vie d’un équipement comme le temps durant lequel celui-ci est effectivement produit, tandis que, pour l’utilisateur, il s’agit de la durée de vie utile sur le terrain. C’est un fait bien connu que la période pendant laquelle on fabrique un matériel électronique donné a tendance à être courte. Pour l’utilisateur, la durée de vie d’un système tend à être beaucoup plus longue. Il arrive que la durée de vie d’un système soit limitée par les progrès rapides de la technologie. Dans ce cas, le renouvellement des pièces détachées et le manque de savoir-faire humain posent un problème grave. Il peut arriver que, une fois qu’un système a été conçu, testé et accepté, il soit déjà périmé. Mieux vaut donc choisir des capteurs qui sont déjà utilisés avec succès dans d’autres pays et que l’on peut se procurer rapidement plutôt que d’entreprendre des travaux de mise au point onéreux dans son propre pays. Cette façon de procéder est particulièrement recommandée pour

48

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

l’acquisition de petites séries. Un contrat signé avec le fabricant devrait garantir une période minimale de service après vente ainsi que la possibilité de disposer de pièces de rechange. Si le fabricant d’un système n’est pas en mesure de garantir la durée de vie requise dans des conditions acceptables, il est indispensable d’obtenir un engagement personnel de l’opérateur du réseau. Cet opérateur doit participer aux travaux de développement et d’entretien, de façon à acquérir le savoir-faire nécessaire, et il doit également se procurer suffisamment de matériel de rechange pour une période appropriée. 3.2.1.4.4.3 Logistique a)

Choix du site

Étant donné le coût élevé des stations automatiques, il est nécessaire d’étudier avec soin les conditions et installations offertes par un site avant de faire des investissements importants de mise en place. Les considérations sur le choix du site d’une station synoptique en surface (voir la section 3.1.2) demeurent valables pour des stations automatiques. Le principe étant que les stations dotées de personnel et les stations automatiques devraient présenter les mêmes performances et la même qualité des données d’observation, les points 3.2.1.2.1 et 3.2.1.2.2 relatifs aux exigences pour le lieu d’implantation et l’exposition s’appliquent également en cas d’installation d’une station météorologique automatique et de capteurs. b)

Ressources nécessaires

L’établissement d’un réseau d’observation automatique exige des ressources matérielles considérables. Abstraction faite de la qualité et de la quantité des données acquises automatiquement, l’installation d’un réseau synoptique automatique ne peut être financièrement avantageuse que dans la mesure où elle permet de remplacer de nombreuses stations dotées de personnel effectuant des observations 24 heures sur 24 par des stations sans personnel ou par des stations à effectifs réduits dans lesquelles les observateurs n’assurent qu’une présence de durée limitée. Les coûts totaux d’un réseau synoptique automatique comprennent les coûts initiaux et les frais d’exploitation. Les coûts initiaux se rapportent aux éléments suivants: mise au point, acquisition et installation du système, tests d’efficacité, documentation et programmes de logiciel. Les frais d’exploitation comprennent les frais de personnel, d’entretien, de transmission, de modification et de remplacement des pièces techniques, de consommation d’électricité, de location de terrain, de formation professionnelle, de contrôle des mesures et de traitement des données. Les coûts de modification et de remplacement des pièces du système devraient être estimés sur la base des coûts initiaux, car ceux-ci peuvent être répartis sur les années de la durée de vie de chaque système. Les frais annuels d’exploitation d’un réseau bien entretenu représentent environ 10 à 20 % des coûts initiaux. Il est rare que les frais d’exploitation soient indiqués de manière réaliste dans les offres des fabricants et ils sont donc souvent sous-estimés. En ce qui concerne les coûts initiaux, la partie du budget affectée au personnel est relativement petite et, dans les frais d’exploitation, les parties correspondantes affectées aux dépenses de personnel et de matériel sont de même importance. Il est généralement plus important de consacrer les ressources dont on dispose à l’infrastructure nécessaire pour entretenir un petit réseau automatique que de développer ce réseau sans l’appui de cette infrastructure. 3.2.1.4.4.4 Temps nécessaire pour établir un réseau d’observation automatique a)

Temps nécessaire pour la mise au point

Quand des Services météorologiques nationaux participent à la mise au point de nouveaux capteurs ou de nouvelles stations automatiques complètes, ils doivent s’assurer, grâce à

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

49

l’utilisation de prototypes ou de séries pilotes d’instruments, que les spécifications techniques ont été intégralement respectées et faire des tests de compatibilité sur le terrain. étant donné qu’une comparaison complète sur le terrain entre les instruments existants et les instruments nouveaux devrait couvrir les quatre saisons, la durée minimale des tests sera d’une année. Après évaluation des jeux de données obtenus, les résultats des tests peuvent nécessiter une révision de la conception du système. La mise au point d’un équipement satisfaisant peut ainsi demander des années, avant que sa fabrication en série et son installation dans le réseau ne puisse commencer. La rapidité des progrès technologiques peut avoir des conséquences sur la mise au point de l’équipement. En effet, si celle-ci demande trop de temps, l’équipement, une fois terminé, peut s’avérer dépassé dès le début de sa mise en service. b) Essais Pour mettre en place un système aussi complexe qu’un réseau de mesure automatique, une bonne équipe de techniciens est indispensable. Le temps nécessaire pour mener à bien les essais dépend de la complexité et de l’importance du réseau, ainsi que des moyens dont on dispose. Si l’on se fonde sur l’expérience, on peut considérer qu’il faut environ de six mois à un an pour que l’équipe se familiarise avec le système. Cette période devient beaucoup plus longue si les opérateurs du réseau n’ont pas participé à la mise au point et à la construction du système. Après l’achèvement d’un réseau automatique et avant son exploitation sur une base régulière et la diffusion des informations météorologiques à l’échelon international, une période d’apprentissage et d’essais devrait être prévue. Ces essais doivent également être effectués pour toute station du réseau établie par la suite, notamment dans le cas de stations faisant partie des réseaux synoptiques de base régionaux. c)

Exploitation en parallèle de stations automatiques et de stations classiques

Lorsque des séries de données climatologiques anciennes portant sur de longues périodes doivent être prolongées dans le temps à l’aide de données fournies par des stations synoptiques automatiques, il est indispensable d’effectuer des mesures parallèles en utilisant simultanément des méthodes classiques et des méthodes automatiques d’observation, de façon à assurer la continuité des enregistrements. Une année de mesures parallèles est insuffisante: une période d’au moins deux ans est préférable, la durée souhaitable dépendant toutefois de la région climatique. Après l’automatisation complète ou partielle des stations, il est souvent difficile d’inciter les observateurs à faire des observations en parallèle, ou il s’avère nécessaire de réduire le nombre de stations en service par suite de contraintes financières. Dans ce cas, des observations en parallèle devraient être effectuées pendant une période suffisamment longue dans un certain nombre de stations automatiques au moins. 3.2.1.4.5

Exploitation

3.2.1.4.5.1 Heures et fréquence des observations Pour la plupart des variables météorologiques mesurées par des stations météorologiques automatiques et pour leurs applications, un intervalle de mesure de une à 10 minutes est possible; dans de nombreux pays, un intervalle de mesure de 10 minutes est devenu usuel (voir le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie III, chapitre 2, point 2.4.2). Si l’on compte utiliser des données de stations automatiques à des fins de surveillance, d’alerte ou de prévision, voire de prévision immédiate, en temps réel, un intervalle de quelques minutes (entre une et cinq) est indispensable. Il permet de suivre en permanence l’évolution du temps et offre certaines possibilités d’interpolation après une panne de courte durée dans le système.

50

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

3.2.1.4.5.2 Variables des observations météorologiques synoptiques en surface Quand un observateur complète les mesures d’une station partiellement automatisée par des observations de variables qui ne sont pas mesurées automatiquement, les observations humaines peuvent se faire en un emplacement distinct de celui de la station, comme ce peut être le cas, par exemple, si l’observateur habite loin du site de la station. L’observateur peut alors être équipé d’un périphérique d’entrée de données à distance lui permettant de joindre la station automatique par téléphone ou par liaison à haute fréquence à n’importe quel moment. Ainsi, les observations faites par l’homme sont indépendantes de celles qui sont effectuées automatiquement. Cependant, la distance entre le périphérique d’entrée de données et la station automatique ne devrait pas dépasser 10 km, en particulier dans les régions montagneuses, afin de sauvegarder la cohérence des observations. 3.2.1.4.5.3 Protection contre les pannes Des défaillances du processeur central du réseau peuvent paralyser tout ou partie de ce dernier. Pour se prémunir contre ces pannes, il est recommandé de s’équiper d’un système double de processeurs centraux. Des procédures de secours devraient même être prévues pour continuer à assurer un minimum de fonctions en temps réel si l’ensemble des deux systèmes venait à subir une panne. Aux stations synoptiques en surface importantes, au moins lorsqu’il s’agit de stations faisant partie du réseau synoptique de base régional, un système de secours adéquat doit être mise en place en cas de panne des stations d’acquisition automatique des données. L’observateur devrait être capable d’effectuer lui-même des mesures au moyen d’autres instruments, ainsi que de chiffrer et de transmettre les messages synoptiques jusqu’à ce qu’on ait remédié à la panne. 3.2.1.4.5.4 Contrôle et traitement Pour accroître la confiance des utilisateurs dans la qualité des observations provenant des stations automatiques, il est nécessaire d’instituer un programme de contrôle continu en temps réel et quasi réel et, ainsi, de garantir la qualité des données fournies par le réseau. Les conditions de qualité requises pour le contrôle du prétraitement et du traitement aux stations automatiques sont stipulées, d’une manière générale, et pour chaque variable, dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie II, chapitre 1, et partie III, chapitres 1, 2 et 3. De plus amples renseignements sur le contrôle de qualité à la station d’observation et aux centres collecteurs de données figurent dans les parties V et VI du présent guide. Un contrôle de la qualité et une correction des données devraient être effectués aussi rapidement que possible après leur collecte. Le traitement en temps utile des données n’est possible que si les caractéristiques du site et des instruments sont connues en permanence. Ces opérations, qui demandent un travail important, devraient déjà être présentes à l’esprit lorsqu’on planifie le réseau. 3.2.1.4.5.5 Entretien Les questions qu’il serait souhaitable d’examiner pour organiser un service d’entretien de stations automatiques et les principes à appliquer pour exécuter un programme d’entretien de ces stations sont exposés dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie II, chapitre 1, section 1.6 et, de manière plus générale, dans la partie III, chapitres 4 et 5 du guide susmentionné. Les travaux d’entretien devraient être effectués principalement par du personnel technique ayant reçu une formation professionnelle spéciale. Ce genre de technicien cependant n’est pas toujours à même de résoudre les problèmes qui se posent aux observateurs au sujet des observations

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

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non automatiques ni de remarquer d’éventuelles insuffisances dans les performances de la station. C’est pourquoi il est utile que les stations synoptiques partiellement automatisées soient inspectées par du personnel spécialement formé, indépendamment des visites d’entretien technique. En règle générale, dans un système établi comme il convient, les modifications devraient être réduites au minimum. Pour améliorer l’homogénéité et la continuité d’un réseau automatique, les inspections et la plupart des travaux d’entretien préventifs devraient être exécutés, dans la mesure du possible, par une petite équipe, qui, en outre, devrait être toujours la même. 3.2.1.4.5.6 Formation professionnelle Plus l’équipement devient complexe, plus le personnel chargé d’entretenir et d’utiliser le système doit avoir des connaissances techniques approfondies. Les progrès rapides de la technologie rendent indispensable l’organisation de cours réguliers de formation. Pour maintenir comme il convient le niveau de connaissances techniques du personnel, il est nécessaire que celui-ci suive de temps à autre des stages de perfectionnement, en particulier lorsque des changements interviennent dans ses tâches et ses responsabilités. Le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie II, chapitre 1, section 1.8, indique les besoins généraux en matière de formation professionnelle des observateurs. Dans beaucoup de stations synoptiques partiellement automatisées, l’observateur n’aura plus avec ses tâches les mêmes relations étroites qu’il avait coutume d’avoir avec les mesures météorologiques traditionnelles. Il est alors recommandé de donner à l’observateur des informations sur la nécessité, l’importance et le but de son nouveau travail en illustrant ces renseignements d’exemples pratiques montrant la valeur des données fournies par sa station et l’emploi qui en est fait. 3.2.1.4.5.7 Documentation L’échange international de l’expérience acquise dans le domaine des réseaux automatiques d’observation météorologique s’appuie sur une documentation détaillée dont on devrait disposer lorsqu’on établit le réseau. Cette documentation devrait être demandée aux autorités compétentes ou au fabricant en même temps que les spécifications techniques de l’équipement. Les faits et les conditions ayant une influence sur les mesures effectuées à une station météorologique devraient figurer dans un document normalisé. L’enregistrement de tous les changements se produisant dans les conditions de mesure constitue une source complémentaire d’informations météorologiques. Il permet à l’utilisateur des données d’interpréter correctement les mesures. Dans le cas de mesures automatiques couvrant une longue période, les événements qu’il conviendrait de consigner deviennent si nombreux qu’une reconstitution est quasiment impossible à une époque ultérieure. L’utilité et l’importance des métadonnées provenant des stations sont donc incontestables. Les producteurs de données sont tenus de fournir un nombre satisfaisant de métadonnées suffisamment détaillées. Pour plus d’informations, il convient de consulter le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 1, points 1.1.3 et 1.3.4, ainsi que partie III, chapitre 1, section 1.6. Deux jeux de métadonnées ont été définis pour les stations météorologiques automatiques, respectivement pour le temps réel et pour le temps quasi réel et le différé, en tenant compte de l’importance de chaque inscription dans la perspective de l’utilisation des données. Ils sont présentés à titre de recommandations générales pour les responsables de réseau à l’appendice III.3.

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GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Les réseaux automatiques d’observation en temps réel offrent, grâce aux possibilités de dialogue entre les stations et le processeur central du réseau, des moyens intéressants de documentation pouvant servir à différentes applications. Les observateurs ou le personnel d’entretien qui sont équipés de terminaux fixes ou mobiles leur permettant de dialoguer peuvent, entre autre: a)

Recevoir des directives pour effectuer des travaux d’entretien complexes à la station. Les renseignements nécessaires peuvent être demandés depuis la station centrale;

b)

Enregistrer les travaux d’entretien qui ont été exécutés, ou les commentaires de l’inspecteur. Ces renseignements peuvent être transmis au processeur central du réseau où ils sont stockés;

c)

Mettre à jour automatiquement des tableaux relatifs au système, contenant les caractéristiques de base de chaque station, ou actualiser les fichiers de stocks des ateliers de maintenance après l’installation, l’échange, la suppression ou l’étalonnage de capteurs;

d)

Consulter le manuel d’observation. Si le manuel est modifié à l’échelon central, il est plus facile de le garder à jour.

3.2.1.4.5.8 Normes de qualité Il convient de se reporter au Guide du Système mondial de traitement des données (OMM-N° 305), chapitre 6; au Manuel du Système mondial de traitement des données et de prévision (OMM-N° 485), Volume I, partie II, section 2; et aux Directives relatives aux procédures de contrôle de la qualité des données provenant des stations météorologiques automatiques, qui figurent dans la partie VI, appendice VI.2, du présent guide. 3.2.1.4.6

Stations en mer automatiques

a) Généralités Les stations automatiques fournissant des données météorologiques en provenance des océans sont des instruments fiables, qui revêtent une grande importance, en particulier pour recueillir des données dans des zones éloignées telles que les régions polaires. Les considérations générales applicables aux stations terrestres automatiques sont également valables, dans une large mesure, pour les stations en mer automatiques. En général, les deux types de stations connaissent les mêmes problèmes de fiabilité. Les bouées ancrées et les bouées dérivantes équipées de stations automatiques sont utilisées pour recueillir des données en provenance de zones maritimes où les navires faisant route sont rares ou inexistants. À titre d’exemple, le système lagrangien de bouées dérivantes, peu coûteux, est exploité sur les océans de la planète. Dans le cadre de l’ancien programme concernant la vitesse des courants en surface de l’Expérience mondiale concernant la circulation océanique (1995–2005), les flotteurs lagrangiens standard s’appellent bouées SVP; quant aux bouées SVPB, ce sont des flotteurs lagrangiens équipés de baromètres. Les programmes d’observation des navires faisant route peuvent aussi être complètement automatisés, mais il est judicieux de prévoir la possibilité d’insérer manuellement des données dans le système, au moins pour les observations visuelles qui ne peuvent être automatisées. En règle générale, et dans la mesure du possible, l’utilisation de stations en mer automatiques supervisées et complétées par des observateurs est recommandée pour plusieurs raisons: la fiabilité générale et la résolution temporelle sont améliorées, les capteurs et d’autres pièces essentielles peuvent être remplacés aussi rapidement qu’efficacement et des économies importantes peuvent être réalisées dans les stations dotées de personnel du fait de la possibilité d’en réduire les effectifs. Il est difficile de visiter les stations qui se trouvent dans certaines parties du globe, notamment en Arctique, en Antarctique et sur les îles isolées, ou sur des bouées dérivantes (sur glaces flottantes et en mer) pour y réparer ou remplacer les équipements défectueux. La fiabilité des équipements revêt alors encore plus d’importance que dans le cas des stations terrestres. La duplication

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

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intégrale des équipements est la solution la meilleure, mais elle est relativement onéreuse. Dans le cas des bouées dérivantes, la duplication revient à mouiller deux bouées au lieu d’une. La réalisation de bouées très simples, équipées seulement d’un petit nombre de capteurs, par exemple de pression et de température, permet de réduire avantageusement le risque de mauvais fonctionnement. b)

Choix du site

Les îles isolées inhabitées et les régions côtières peu accessibles constituent des sites naturels pour l’installation de stations automatiques. Les Membres peuvent améliorer efficacement et à peu de frais leur réseau national en établissant de telles stations. Celles-ci apporteraient également une contribution importante au réseau régional et au réseau mondial. Les bouées ancrées à position fixe, sur les océans et à proximité des côtes, peuvent également servir de sites d’observation météorologique et de mesure des flux de surface et des paramètres océanographiques subsuperficiels. Les Membres devraient être informés de la planification et de la mise en place de telles bouées par d’autres organismes, océanographiques ou autres, de façon à en tirer parti. Réciproquement, lorsqu’un Service météorologique exploite des bouées de ce genre, il devrait proposer qu’on y installe des capteurs océanographiques. Cette coopération peut aussi s’avérer intéressante dans le cas de bouées dérivantes. Les plates-formes fixes peuvent également être utilisées pour y installer des stations complètement automatisées. Les stations côtières peuvent également être automatiques, ou semi-automatiques si l’on dispose d’un personnel capable d’effectuer des observations manuelles de variables complémentaires. Les stations sur bateaux-feux peuvent être automatisées de la même manière si elles sont exploitées sans personnel ou si leur effectif est insuffisant. Les glaces dérivantes de dimensions relativement importantes constituent d’excellents sites pour installer des stations automatiques et les Membres devraient exploiter individuellement ou conjointement un réseau de bouées sur glaces dérivantes dans les régions polaires. Les bouées dérivantes équipées de stations automatiques offrent un moyen efficace de recueillir des renseignements météorologiques en provenance de la haute mer. Les Membres devraient établir conjointement un plan de mouillage de ces bouées de façon à obtenir le réseau souhaitable. c) Structure Une station en mer automatique devrait comprendre les éléments suivants: i)

Un certain nombre de capteurs pour mesurer ou observer les variables;

ii)

Une nacelle d’équipements électroniques comportant un microprocesseur ou un microcontrôleur pour échantillonner, traiter et enregistrer les signaux de sortie des capteurs;

iii) Une source d’électricité, telle qu’une batterie, des cellules solaires ou une source externe, afin de fournir suffisamment d’électricité pour que la station puisse fonctionner sans interruption tout au long de sa durée de vie; il convient de prendre des mesures préventives de sécurité, car il a été fait état d’explosions dangereuses, à la suite desquelles des recommandations ont été formulées; iv)

Un émetteur pour assurer la transmission.

Dans la mesure du possible, l’exposition des capteurs météorologiques des stations automatiques sur bateaux-feux, des stations insulaires et des stations côtières devrait être la même que celle des capteurs des stations dotées de personnel.

54

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

L’exposition des instruments (capteurs) des stations sur plates-formes est examinée au paragraphe 3.2.1.3.2.3. Il devrait être tenu compte de l’emplacement des instruments de mesure météorologique dès la planification et la construction d’une plate-forme. Le choix de cet emplacement devrait faire l’objet d’une négociation entre le propriétaire de la plate-forme et le Service météorologique national. Une plate-forme de forage ou de production en mer est une structure de pointe munie d’équipements complexes, notamment des ordinateurs. Il serait raisonnable de relier les capteurs météorologiques à l’un de ces ordinateurs en élaborant le logiciel nécessaire pour traiter les données brutes, les convertir en valeurs de paramètres météorologiques et chiffrer ces informations dans les codes pertinents de l’OMM en vue de leur transmission vers une station radio côtière. Les bouées dérivantes destinées à être mouillées dans les océans ou à être mises en place sur des glaces dérivantes peuvent être fabriquées suivant différents modèles; celles qui sont utilisées à des fins météorologiques se présentent pour la plupart dans une version simple. On trouvera à la figure III.6 un croquis représentant une bouée dérivante type (modèle simple). Tout comme les bouées mises au point pendant la première expérience du Programme de recherches sur l’atmosphère globale, celle-ci n’est équipée que des capteurs nécessaires pour mesurer deux paramètres. Ce type de bouée est généralement muni d’une ancre flottante pour optimiser sa dérive et réduire au minimum son glissement par rapport au déplacement de la masse d’eau (flotteurs lagrangiens). Des bouées d’un modèle plus perfectionné peuvent être équipées d’un certain nombre de capteurs. La coque doit alors être beaucoup plus grande (plus haute), pour permettre d’effectuer des mesures de vent, par exemple. De ce fait, la construction de ce type de bouée est beaucoup

15 m

Des sangles de 2,5 cm relient la bague du sommet de l’ancre flottante à l’anneau situé entre les deux segments supérieurs, ainsi que la bague de la base de l’ancre à l’anneau situé entre les deux segments inférieurs.

32 cm

La ligne de jointure (équateur) entre les deux demi-coques du flotteur de surface se trouve à environ 2,5 cm au-dessus de la ligne de flottaison.

∅ 0,32 cm

Notes: - Les attaches du câble (orin) qui relie l’ancre flottante au flotteur de surface sont enrobées de résine rigide et renforcées par des gaines en uréthane flexible. - L’ancre flottante, qui est cylindrique, de type «Manche Holey», est constituée de quatre segments en toile, placés bout à bout. Elle porte des bagues en plastique rigide sur ses faces supérieure ∅ 30,5 cm et inférieure et des anneaux semi-rigides entre les segments.

490 cm

- Chaque segment est percé de deux paires de trous, lesquels sont diamétralement opposés et d’un diamètre de 30,5 cm. - Les deux ouvertures de chaque segment sont orthogonales dans le plan horizontal.

Dessin à l’échelle 122 cm

Rapport de la zone de traînée ≥ 40

61 cm

- La toile résistante utilisée pour l’ancre flottante, de flottabilité négative et d’une résistance attestée à l’eau salée, ne se déchire pas, ni ne s’effiloche. - La bague supérieure de l’ancre flottante est remplie de mousse de polyuréthane pour assurer une force ascensionnelle; la bague inférieure et les anneaux intermédiaires sont pesants pour assurer la stabilité. - Tout lest supplémentaire doit être ajouté dans la bague inférieure.

Figure III.6. Bouée dérivante type (modèle simple)

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

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plus onéreuse. Les bouées destinées à être utilisées sur des bancs de glace flottants sont généralement identiques aux bouées dérivantes, mais leur coque est différente puisque celle-ci est conçue pour rester sur la surface de la glace. d)

Programme d’observation

Aux termes du paragraphe 2.3.3.16, partie III, Volume I du Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), une observation synoptique en surface provenant d’une station en mer automatique à position fixe doit porter sur la pression atmosphérique, la direction et la vitesse du vent, la température de l’air et la température de la mer en surface. En outre, ces stations devraient, si possible, observer l’état de la mer (les vagues) et fournir des informations sur les précipitations («oui» ou «non», spécialement dans les régions tropicales). Le programme d’observation d’une bouée dérivante simple type comprend la mesure de deux variables: la pression atmosphérique et la température de la mer. En règle générale, une observation synoptique en surface devrait être effectuée conformément aux dispositions figurant dans le paragraphe 2.3.3.17, partie III, Volume I du Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544). Les programmes d’observation prescrits ci-dessus pour les stations en mer automatiques doivent être considérés comme représentant des besoins minimaux. Les grandes stations automatiques, en particulier celles qui sont supervisées quotidiennement, devraient également fournir, si possible, la hauteur de la base des nuages, la visibilité, la valeur et la caractéristique de la tendance de la pression et la quantité de précipitations. Les bouées, dérivantes ou ancrées, de plus grandes dimensions, qui sont souvent utilisées à des fins à la fois océanographiques et météorologiques, peuvent avoir des programmes d’observation plus étendus comprenant, par exemple, des mesures de vent. e)

Organisation des réseaux

Pour organiser un réseau de stations en mer, il est avantageux de recourir à des moyens automatiques. Souvent, d’ailleurs, l’installation de stations d’observation automatiques constitue la seule solution. Dans un certain nombre de cas, notamment lorsqu’il s’agit de stations météorologiques automatiques à bord de navires d’observation bénévoles, il est préférable d’établir des stations «hybrides» où l’on utilise en même temps des données d’observation manuelle et des données fournies par des capteurs automatiques pour obtenir un ensemble complet d’observations, comme c’est le cas à bord de certains navires. Un réseau comprendra généralement à la fois des stations manuelles et des stations automatiques. Les stations sur plates-formes fixes et sur bateaux-feux et les stations côtières peuvent être des stations automatisées, isolées au sein d’un réseau par ailleurs classique, et faire partie intégrante des réseaux nationaux, régionaux et mondiaux. Les stations automatiques sur glaces dérivantes ou bouées sur glace, et les bouées dérivantes constituent une catégorie spéciale et font partie de réseaux complètement automatisés destinés à fournir des données en provenance de régions éloignées dépourvues d’observations. En introduisant des systèmes automatiques dans des stations nouvelles ou dans des stations classiques existantes, les Membres pourraient contribuer à maintenir et/ou à améliorer l’ensemble du réseau à des fins nationales, régionales et mondiales. Les Membres devraient, en concluant des accords entre eux ou avec des organismes appropriés, s’efforcer d’établir un réseau de bouées dérivantes dans les zones maritimes critiques. Pour planifier un tel réseau, il est essentiel de connaître les régimes des vents dans les régions maritimes considérées. En dehors des régions tropicales, il suffit généralement de calculer le vent géostrophique moyen mensuel. Les trajectoires des bouées dérivant librement peuvent alors être

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GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

déterminées avec suffisamment de précision pour planifier les emplacements de mouillage. Cela est réalisé avec succès par le Groupe de coopération pour les programmes de bouées de mesure (OMM/COI). f) Logistique i)

Il est indispensable de disposer d’une source d’énergie électrique, de préférence d’un générateur d’électricité tel que des cellules solaires. Si l’on utilise des batteries, celles‑ci devraient durer un an au moins, deux ans dans le cas de bouées dérivantes et trois ans dans le cas de bouées sur glace; des mesures de sécurité destinées à prévenir tout risque d’explosion doivent être prises lorsque l’on utilise des batteries dans des compartiments non ventilés;

ii)

Des moyens et installations de télécommunications sont également nécessaires; dans le cas de stations en mer automatiques, il s’agit généralement d’un émetteur automatique équipé d’une antenne appropriée pour pouvoir communiquer avec une station terrestre soit directement, soit par l’intermédiaire de satellites;

iii) L’intendance, l’entretien et les approvisionnements relèvent de la responsabilité de l’organisme exploitant; iv)

Il est indispensable de disposer d’un personnel ayant reçu une formation spéciale pour bien planifier la maintenance et contrôler les opérations.

Pour maintenir en service un certain nombre de bouées (dérivantes ou sur glace) dans une zone maritime déterminée, il est nécessaire de procéder à des mouillages successifs. Le bon fonctionnement d’un réseau de bouées dépend donc des navires disponibles pour effectuer ces mouillages (ou des aéronefs dans le cas de bouées sur glace). Pour mettre en place des bouées dérivantes, il est possible d’utiliser des navires bénévoles. On peut aussi larguer ces bouées depuis des avions volant à très basse altitude. Certains types de bouées dérivantes qui sortent de la zone prévue ou qui ne fonctionnent plus correctement peuvent être récupérées pour être utilisées à nouveau. Cela n’est cependant pas le cas des flotteurs lagrangiens modernes, qui ne sont pas censés être récupérés et remis en état. Un avantage des bouées d’un modèle simple réside cependant dans le fait que leur coût relativement bas permet de les considérer comme du matériel consommable. g)

Codage et transmission

Le traitement et le codage des données peuvent être effectués à la station automatique proprement dite au moyen d’un microprocesseur, ou à une station centrale de réception et dans un centre de traitement. Il est recommandé d’utiliser cette seconde méthode, car elle permet d’employer des stations automatiques très simples. Les bouées dérivantes d’un modèle simple peuvent fournir, outre les données de pression, la valeur et la caractéristique de la tendance barométrique au cours des trois heures précédentes. Cela nécessite que la bouée soit équipée d’un microprocesseur pour effectuer certaines opérations, notamment le stockage des données fournies par le capteur. Les données recueillies par les stations côtières automatiques peuvent être transmises en utilisant des lignes terrestres, des liaisons radio VHF (ondes métriques) et UHF (ondes décimétriques) ou des liaisons directes par satellites, géostationnaires ou à défilement, par exemple. Ces données peuvent être retransmises via satellite à des utilisateurs locaux équipés d’une station réceptrice, ou diffusées sur le Système mondial de télécommunications à partir des stations terriennes principales du système satellitaire. Les communications avec les bouées dérivantes et les bouées sur glace s’effectuent principalement par l’intermédiaire des satellites à défilement, car ce système de communication permet en même temps de déterminer la position de la bouée émettrice. Un «émetteur de télémesure de plate-forme» est préréglé pour émettre à intervalles fixes, habituellement toutes les 90 secondes. Le satellite doit avoir au moins quatre contacts différents avec l’émetteur de télémesure de plate-forme de la bouée à chacun de ses passages

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

57

afin de recueillir les données suffisantes pour localiser la bouée correctement. C’est la dérive de fréquence par effet Doppler qui est transmise, en même temps que les données fournies par les capteurs. Aussi existe-t-il un certain besoin de stabilité des circuits de l’émetteur de télémesure de plate-forme. Les données ainsi obtenues sont essentiellement asynoptiques, seules les données les plus récentes étant transmises. De nouveaux systèmes de bouées enregistrent également des données d’observation anciennes à des heures synoptiques et à d’autres heures pleines et les transmettent à des heures asynoptiques via le système satellitaire. Le système ARGOS, utilisé pour déterminer la position géographique des bouées dérivantes et recueillir leurs données via les satellites, constitue un moyen très efficace de tirer pleinement profit de ces bouées. Un accord tarifaire spécial est négocié par les pays utilisateurs, sous l’égide de l’OMM et de la Commission océanographique intergouvernementale, avec l’organisme chargé de la gestion du système ARGOS pour que les Membres intéressés puissent bénéficier d’une réduction du coût d’acquisition des données en provenance de bouées et d’autres stations automatiques. h) Personnel La mise en œuvre d’un réseau automatisé nécessite un personnel très important et bien qualifié si l’on veut maintenir le système en bon état de fonctionnement. Cette nécessité est parfois oubliée, ce qui a pour conséquence fâcheuse de rendre inefficace un équipement coûteux. Le conseil le plus important que l’on puisse donner à un Membre désireux de planifier un réseau de stations en mer automatiques est précisément de former un personnel nombreux et qualifié. i)

Normes de qualité

Outres les ouvrages cités au paragraphe 3.2.1.3.2.1, il convient de se référer aux publications suivantes: Handbook of Automated Data Quality Control Checks and Procedures of the National Data Buoy Center, Document technique 03-02 du NDBC; ii) Reference Guide to the GTS Sub-system of the ARGOS Processing System, Document technique N° 2 du DBCP; iii) Guide to Data Collection and Localization Services Using Services Argos, Document technique N° 3 du DBCP; iv) Global Drifter Programme Barometer Drifter Design Reference, Rapport N° 4 du DBCP.

i)

3.2.2

Observations et mesures

3.2.2.1

Généralités

3.2.2.1.1

Heures et fréquence des observations

Les paragraphes 2.3.1.3 et 2.3.1.4 de la partie III du Volume l du Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544) précisent les heures standard principales pour les observations synoptiques en surface (0000, 0600, 1200 et 1800 UTC) ainsi que les heures standard intermédiaires pour ces observations (0300, 0900, 1500 et 2100 UTC). Les heures auxquelles les observations doivent ou devraient être faites aux stations synoptiques en surface telles que les stations terrestres, les stations en mer à position fixe, les stations en mer mobiles et les stations automatiques sont indiquées dans les sections 2.3.2 et 2.3.3 de la partie III du Volume I du Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544). 3.2.2.1.2

Programme d’observation

Les variables sur lesquelles portent les observations qui doivent être faites aux différents types de stations, par exemple, les stations terrestres principales, les stations météorologiques océaniques, les stations sur navire faisant route et les stations automatiques terrestres et en mer, sont indiquées aux paragraphes 2.3.2.9, 2.3.2.10 et 2.3.3.11 à 2.3.3.16 de la partie III du Volume I

58

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

du Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544). On trouvera ci-après des directives complémentaires concernant l’observation ou la mesure de chacune de ces variables. Pour des raisons de commodité, ces renseignements sont donnés séparément pour les stations terrestres et les stations en mer, bien que les règles à suivre pour l’observation ou la mesure de certaines variables météorologiques soient les mêmes dans les deux cas. 3.2.2.2

Observations effectuées aux stations terrestres

Les variables météorologiques qui doivent être observées et enregistrées à une station synoptique terrestre dotée de personnel sont définies dans le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), Volume I, partie III, paragraphe 2.3.2.9. Elles sont exposées ciaprès. 3.2.2.2.1

Temps présent et temps passé

Pour l’observation du temps présent et du temps passé, il faut utiliser les spécifications indiquées dans le Manuel des codes (OMM-N° 306), Volume I.1, partie A, forme symbolique FM 12-XIV SYNOP. Les spécifications employées pour l’observation des phénomènes atmosphériques doivent être celles qui figurent dans cette même publication (OMM-N° 306) sous la définition du terme «temps». Il faudrait également se conformer aux spécifications et descriptions complémentaires figurant dans l’Atlas international des nuages (OMM-N° 407) pour tous les types de phénomènes météorologiques, c’est-à-dire les hydrométéores (précipitations), les lithométéores, les électrométéores (phénomènes électriques) et les photométéores (phénomènes optiques). Pour plus d’informations, il convient de se reporter au Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 14. Les observations du temps et des phénomènes atmosphériques sont effectuées surtout visuellement. Les stations terrestres doivent observer le temps et les phénomènes atmosphériques associés 24 heures sur 24. Les autres stations de surface devraient s’efforcer de faire de même. La fréquence des observations de phénomènes atmosphériques (entre les heures standard d’observation) devrait être telle qu’elle permette de rendre compte des phénomènes même de courte durée et de faible intensité. Durant les observations, les opérations suivantes doivent être effectuées: a)

Noter le type et l’intensité des phénomènes atmosphériques (faible, modéré, fort);

b)

Consigner les heures de début, de changement d’intensité et de fin de ces phénomènes en heures et en minutes;

c)

Observer les conditions régnant dans les alentours immédiats de la station.

Les opérations suivantes sont facultatives mais recommandées: d)

Surveiller les changements de l’état de l’atmosphère, considéré comme un ensemble composite (évolution des nuages, changements de vent, variations rapides de la pression atmosphérique, de la visibilité, etc.);

e)

Établir une corrélation entre le type de précipitations et d’électrométéores et le genre des nuages; entre les phénomènes réduisant la visibilité et la valeur de celle-ci; entre le type de tourmente de neige, d’une part, et la vitesse du vent et l’intensité de la chute de neige, d’autre part, etc.

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

59

Les observations des phénomènes météorologiques associés sont consignées dans la partie appropriée du registre d’observations météorologiques en surface. Pour l’enregistrement des observations, il est recommandé d’utiliser les symboles conventionnels figurant dans le Règlement technique (OMM-N° 49). 3.2.2.2.2

Direction et vitesse du vent

Les variables suivantes devraient être mesurées: a) b) c) d)

Vitesse moyenne du vent à l’heure de l’observation; Direction moyenne du vent à l’heure de l’observation; Vitesse maximale du vent à l’heure de l’observation; Vitesse maximale du vent relevée entre les heures standard d’observation.

Les instruments de mesure du vent à utiliser, leur hauteur, la période d’observation sur laquelle doivent être établies les moyennes et la méthode d’estimation à appliquer en l’absence d’instruments sont indiqués dans le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), Volume I, partie III, section 3.3.5, et dans le Manuel des codes (OMM-N° 306), Volume I.1, partie A, section 12.2.2.3. Aux stations terrestres, la direction moyenne du vent à déterminer est la direction d’où souffle le vent mesurée dans le sens de rotation des aiguilles d’une montre à partir du méridien géographique (nord vrai). À cet effet, les instruments doivent être orientés exactement le long du méridien géographique. Cette orientation devrait être systématiquement vérifiée, et rectifiée si nécessaire, de même que la verticalité du mât supportant l’équipement et celle de cet équipement. Durant l’exécution des observations, il est indispensable de respecter: a) b) c)

L’heure prescrite pour les mesures; La période sur laquelle sont établies les valeurs moyennes des caractéristiques du vent; L’incertitude sur les relevés: – vitesse: ± 0,5 m s–1 pour ≤ 5 m s–1 et ± 10 % pour > 5 m s–1; – direction: ≤ 5°.

Toutes les mesures de vent devraient être consignées dans le registre d’observations météorologiques en surface. Tous les équipements de mesure du vent devraient être installés sur des mâts spéciaux permettant d’accéder à ces équipements. Pour cela, il doit être possible d’abaisser la partie supérieure du mât, sinon celui-ci doit être muni d’entretoises ou de barreaux d’échelle métalliques. La girouette devrait être contrôlée à titre préventif une fois par an; il faudrait l’enlever de son axe et la nettoyer, vérifier le poids de la pale (tolérance: ± 1 %), et recouvrir la girouette de laque noire. Au cas où le pivot porteur (la partie supérieure de l’axe, vissée dans le mât) montrerait des signes d’usure, il faudrait le dévisser et le refaçonner. Pour plus de précisions, il convient de se reporter au Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 5. Note: La détermination de la direction moyenne du vent s’effectue en principe directement, mais il existe une difficulté du fait que l’échelle 0 à 360° est caractérisée par une discontinuité à la position 0°: par exemple, dans un cas extrême, la moyenne de 1° et de 359° est 180°. Ce fait n’est pas gênant pour un observateur qui dispose d’un enregistrement continu de la direction du vent mais, dans les cas où les calculs sont effectués automatiquement, il est nécessaire de prévoir un moyen qui permette de lever cette ambiguïté.

60

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

3.2.2.2.3

Nébulosité, genre des nuages et hauteur de la base des nuages

La nébulosité devrait être déterminée d’après la fraction de la voûte céleste visible couverte par les nuages et devrait être estimée en dixièmes ou en octas de ciel couvert à une unité près. Pour l’observation visuelle des genres de nuages, il faut utiliser les tableaux de classification, les définitions et les descriptions des types, espèces et variétés de nuages, contenus dans le Volume I de l’Atlas international des nuages (OMM-N° 407). Pour plus de précisions, il convient de consulter le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 15. La hauteur de la base des nuages devrait être déterminée par une mesure. Il existe plusieurs moyens techniques d’effectuer ces mesures, par exemple des projecteurs émettant des impulsions lumineuses et des dispositifs laser. On peut également utiliser des ballons pilotes lâchés depuis le sol. Les recommandations suivantes s’appliquent à l’observation des nuages: a)

Le site d’observation devrait être aussi dégagé d’obstacles que possible afin que l’observateur puisse voir la plus grande partie possible de la voûte céleste;

b)

Pour déterminer correctement les types et espèces de nuages présents dans le ciel, il faudrait exercer une surveillance systématique de leur évolution au moment de l’observation et entre les heures d’observation;

c)

L’observateur devrait déterminer la nébulosité totale, en examinant la fraction de la voûte céleste couverte par toutes les couches nuageuses confondues, et la nébulosité de chaque couche importante à titre individuel, en application des prescriptions de la forme symbolique FM 12-XIV SYNOP (Manuel des codes (OMM-N° 306), Volume I.1, partie A);

d)

De nuit, les types et espèces des nuages devraient être déterminés en tenant compte de la corrélation existant entre ces caractéristiques et la nature des précipitations et des phénomènes optiques et autres.

Les observations de nuages devraient être consignées dans le registre d’observations météorologiques en surface de manière suffisamment détaillée pour qu’elles puissent être chiffrées dans la forme symbolique FM 12-XIV SYNOP (voir le Manuel des codes (OMM-N° 306), Volume I.1, partie A). 3.2.2.2.4

Visibilité

Pour des définitions de la visibilité de jour et de nuit, il convient de se reporter au Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 9. Les stations synoptiques en surface doivent mesurer ou déterminer la portée optique météorologique. D’autres types de visibilité, tels que la portée visuelle de piste et la portée visuelle oblique, peuvent être mesurés aux aérodromes et à partir d’aéronefs. L’estimation visuelle et la mesure instrumentale de la portée optique météorologique sont décrites en détail dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 9. Pour l’estimation de la portée optique météorologique de jour, il convient d’échelonner les repères à des distances standard, puis de déterminer la valeur de la visibilité conformément à la table de code 4377 – visibilité horizontale en surface, figurant dans le Volume I.1, partie A, du Manuel des codes (OMM-N° 306). Les distances (L) entre le point d’observation et les repères doivent être mesurées instrumentalement.

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

61

Les observations de visibilité (portée optique météorologique) devraient être consignées dans le registre d’observations météorologiques en surface en trois étapes, conformément à la table de code 4377 figurant dans le Volume I.1, partie A, du Manuel des codes (OMM-N° 306). 3.2.2.2.5

Température de l’air et température extrême

Pour les règles de base concernant ces variables, il convient de se reporter au Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), partie III, section 3.3.3. Les méthodes et les instruments de mesure de la température de l’air utilisés aux stations en surface sont décrits dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 2. Les stations d’observation en surface doivent mesurer les éléments suivants: a)

Température à l’heure de l’observation;

b)

Température maximale (température la plus élevée relevée au cours d’une période de temps prescrite, par exemple 12 ou 24 heures);

c)

Température minimale (température la plus basse relevée au cours d’une période de temps prescrite, par exemple 12 ou 24 heures).

Les températures extrêmes (maximales et minimales), dont la fourniture est prescrite par des conseils régionaux, doivent être mesurées au moins à deux des heures standard d’observation (principales ou intermédiaires) séparées l’une de l’autre par un intervalle de 12 heures et se situant, grosso modo, l’une le matin, l’autre le soir, en temps local du site ou de la station d’observation. Les résultats des mesures, ainsi que les corrections, doivent être consignés dans le registre d’observations météorologiques en surface. 3.2.2.2.6

Humidité

Pour les règles de base concernant cette variable, il convient de se reporter au Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), partie III, section 3.3.4. Les méthodes et les instruments de mesure de l’humidité atmosphérique utilisés aux stations en surface sont décrits dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 4. Les stations terrestres doivent mesurer ou calculer les éléments suivants: a) b) c)

La tension de vapeur; L’humidité relative; La température du point de rosée.

L’humidité atmosphérique est généralement mesurée aux stations terrestres au moyen d’un psychromètre ou d’un hygromètre à cheveux. Les relevés instrumentaux doivent être consignés à l’heure de la mesure dans le registre d’observations météorologiques en surface. Il en va de même pour les caractéristiques calculées de l’humidité atmosphérique.

62 3.2.2.2.7

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Pression atmosphérique, tendance de la pression atmosphérique et caractéristique de la tendance de la pression

Les méthodes et les instruments de mesure de la pression atmosphérique utilisés aux stations en surface sont décrits dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 3. Les règles prescrites pour la mesure de la pression atmosphérique, la méthode à appliquer pour réduire la pression au niveau moyen de la mer et, dans le cas de stations situées à haute altitude, les règles et procédures à suivre pour indiquer la hauteur géopotentielle d’une surface isobare standard en vertu de la résolution pertinente adoptée par le conseil régional intéressé, figurent dans le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), Volume I, partie III, section 3.3.2 et dans le Manuel des codes (OMM-N° 306), Volume I.1, partie A, paragraphe 12.2.3.4.2 et table de code 0264. En outre, la pression atmosphérique doit être mesurée exactement à l’heure standard fixée pour les observations synoptiques en surface, telle qu’elle est définie au paragraphe 3.2.2.1.1 ci-dessus. La valeur brute de la pression atmosphérique, telle qu’elle résulte de la lecture directe du baromètre, devrait être consignée dans le registre d’observations météorologiques en surface. Les paramètres suivants devraient également être consignés dans ce registre: la valeur corrigée de la pression atmosphérique au niveau de la station, la pression réduite au niveau moyen de la mer ou l’altitude d’une surface isobare déterminée, la valeur calculée de la tendance barométrique et la caractéristique de la tendance de la pression. L’enregistrement continu de la pression atmosphérique peut être effectué au moyen de baromètres électroniques ou de barographes. La valeur de la tendance de la pression doit être déterminée à partir des valeurs de la pression atmosphérique mesurée au moyen d’un baromètre, en calculant la différence entre la valeur de la pression trois heures avant l’heure d’observation et sa valeur au moment de l’observation. On peut aussi calculer la tendance barométrique d’après les lectures d’un barographe, en soustrayant l’une de l’autre les valeurs relevées sur la courbe de l’enregistrement continu aux heures d’observation pertinentes c’est à dire toutes les trois heures. La caractéristique de la tendance de la pression doit être indiquée par le signe adapté (signe «+» en cas de hausse, signe «–» en cas de baisse) quand elle est déterminée au moyen d’un baromètre, et par le type de courbe d’enregistrement quand elle est déterminée d’après un barographe. La caractéristique de la tendance de la pression doit être décrite conformément aux spécifications de la table de code 0200 figurant dans le Volume I.1, partie A, du Manuel des codes (OMM-N° 306). L’observation des variables qui suivent est régie par les résolutions applicables des conseils régionaux. 3.2.2.2.8

Quantité de précipitations

Voir le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), partie III, section 3.3.8. Les méthodes et les instruments de mesure de la hauteur des précipitations utilisés aux stations en surface sont décrits dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 6. Les stations en surface doivent, à la demande des conseils régionaux, mesurer la quantité de précipitations et déterminer d’autres caractéristiques des précipitations telles que leur durée et leur intensité. La quantité de précipitations doit être mesurée au moins à deux des heures

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

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standard d’observation (principales ou intermédiaires), séparées l’une de l’autre par un intervalle de 12 heures et se situant, grosso modo, l’une le matin, l’autre le soir, en temps local du site ou de la station d’observation. Note: En plus des heures prescrites par les conseils régionaux, chaque Membre peut fixer d’autres heures pour la mesure des précipitations et peut aussi enregistrer de façon continue les quantités de précipitations tant liquides que solides.

Pour mesurer la quantité de précipitations, on utilise des pluviomètres. Le type et l’exposition des pluviomètres ainsi que le matériau utilisé pour leur fabrication devraient être choisis de façon à réduire le plus possible les effets du vent, de l’évaporation, du mouillage du verre et de l’éclaboussement. Les résultats des mesures et les corrections doivent être consignés dans le registre d’observations météorologiques en surface. 3.2.2.2.9

État du sol

Les méthodes d’observation de l’état du sol appliquées aux stations en surface sont décrites dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie I, chapitre 14. Lorsque les conseils régionaux l’exigent, les stations terrestres doivent, à l’heure d’observation du matin où elles mesurent la température minimale, déterminer l’état du sol comme indiqué ciaprès, à la condition qu’en hiver il y ait suffisamment de clarté: a) b)

Sol sans neige ni couche de glace mesurable; Sol avec neige ou couche de glace mesurable.

L’état du sol avec ou sans neige, ou la couche de glace mesurable, devrait être déterminé visuellement conformément aux spécifications figurant dans les tables de code 0901 et 0975 du Manuel des codes (OMM-N° 306), Volume I.1, partie A, qui sont tout à fait explicites. Les observations devraient être effectuées en tenant compte des points suivants: a)

En l’absence de neige ou de couche de glace mesurable, l’état du sol est déterminé d’après les conditions observées dans le parc à instruments, à l’endroit où sont installés les thermomètres servant à mesurer la température de la surface du sol et où il n’y a pas de couvert végétal (sol nu);

b)

En présence de couche de neige ou de glace, l’état du sol doit être déterminé de façon à caractériser les conditions régnant dans l’environnement de la station (une zone dégagée représentative). En conséquence, les observations doivent toujours être effectuées à partir du même emplacement, de préférence surélevé, en faisant un tour d’horizon autour de la station, ou du parc à instruments météorologiques.

Ces observations doivent être consignées dans le registre d’observations météorologiques en surface. À cet effet, on peut utiliser des mots, des signes conventionnels ou des abréviations convenues, ainsi que la forme symbolique FM 12-XIV SYNOP figurant dans le Volume I.1, partie A, du Manuel des codes (OMM-N° 306). 3.2.2.2.10 Direction du déplacement des nuages À la suite de décisions adoptées à l’échelon régional ou national, les stations en surface doivent déterminer la direction du déplacement des nuages. Celle-ci peut être estimée visuellement. On peut aussi déterminer, au moyen d’un néphoscope, la direction du déplacement d’un nuage en même temps que sa vitesse angulaire.

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GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

3.2.2.2.11 Phénomènes spéciaux Dans la mesure du possible, les stations en surface devraient observer les phénomènes météorologiques spéciaux que l’on qualifie généralement de dangereux ou d’extrêmement dangereux (catastrophiques, dangereux ou violents) 24 heures sur 24, sans interruption. Ces phénomènes spéciaux gênent l’activité industrielle ainsi que d’autres activités quotidiennes et causent fréquemment des dommages importants à l’industrie et à la population. Afin de prévenir ou de réduire ces dommages, les stations devraient effectuer des observations appropriées portant notamment sur les conditions ou phénomènes météorologiques spéciaux ci-après: a)

Fortes valeurs ou fortes variations de paramètres météorologiques courants, par exemple vent fort, quantités de pluie considérables et chute de la température de l’air pendant les périodes de transition où des gelées risquent de se produire;

b)

Combinaisons défavorables de conditions météorologiques, par exemple concomitance de hautes températures et de faible taux d’humidité de l’air entraînant des sécheresses;

c)

Phénomènes atmosphériques de durée exceptionnellement longue tels que brouillard ou tourmentes de neige;

d)

Phénomènes rares tels que la grêle, les tornades, etc.

En pratique, la liste des phénomènes spéciaux jugés dangereux ou de nature exceptionnelle est établie par les Membres, qui fixent en même temps les critères d’observation pertinents tels que les valeurs seuils. Les stations terrestres doivent effectuer des mesures ou des observations portant sur les phénomènes indiqués dans le Manuel des codes (OMM-N° 306), Volume I.1, partie A, forme symbolique FM 12-XIV SYNOP, section 3, selon les spécifications de la table de code 3778. Chaque Membre définit d’autres phénomènes spéciaux à décrire, en fonction des conditions locales. Les recommandations suivantes s’appliquent aux observations de phénomènes spéciaux: a)

Les mesures devraient être effectuées en utilisant des instruments ayant un domaine de mesure suffisamment étendu pour leur permettre de déterminer des valeurs rarement observées;

b)

Les observateurs devraient être extrêmement attentifs et flexibles en présence de signes annonciateurs d’un phénomène spécial;

c)

Les observations peuvent être faites tant à la station proprement dite que dans son voisinage et il est possible de recueillir des informations sur les conséquences d’un phénomène spécial en faisant une enquête auprès des habitants de la région.

Les observations devraient être consignées dans le registre d’observations météorologiques en surface sous une forme développée comprenant, de préférence, un bref texte descriptif à l’emplacement réservé à cet effet. Les phénomènes spéciaux de nature catastrophique devraient être décrits en détail et les différentes étapes de développement devraient, autant que faire se peut, être photographiées et localisées sur une carte. Il est recommandé que les Membres préparent des instructions spéciales à cette fin à l’intention des stations.

PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

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3.2.2.2.12 Mesures automatisées Les éléments sur lesquels portent les observations synoptiques en surface effectuées aux stations terrestres automatiques sont décrits dans le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), Volume I, partie III, paragraphe 2.3.2.10. Les capteurs à utiliser et les exigences en matière d’incertitude pour les mesures effectuées par les stations météorologiques automatiques sont décrits dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie II, chapitre 1. Des renseignements sur les méthodes d’échantillonnage et de réduction peuvent être trouvés dans la partie V du présent guide, ainsi que dans la partie III, chapitres 2 et 3 respectivement, du Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8). D’une manière générale, il est difficile de remplacer les observations visuelles classiques par des moyens automatiques bien que, dans certains cas, de nouvelles technologies d’observation, telles que les satellites ou les techniques de sondage à distance, permettent de fournir de meilleurs renseignements que ceux obtenus par des moyens classiques. Il est cependant possible d’obtenir des informations qui se rapprochent de celles que l’on recueille visuellement, en combinant certaines variables mesurées automatiquement. Des exemples sont donnés ci-après: a)

b)

Temps présent et temps passé i)

Parmi les 99 variétés de temps présent et de temps passé qu’il est possible de chiffrer, les plus importantes peuvent être spécifiées automatiquement, grâce à la mise au point d’algorithmes appropriés, en combinant les informations fournies par les différents capteurs automatiques courants tels que les capteurs de précipitations, les thermomètres, les compteurs d’éclairs et les anémomètres; c’est le cas par exemple des variétés de temps spécifiées par les chiffres du code ww = 17, 18, 21, 22, 29, 51, 61, 63, 71, 73, 75, 91, 92, 95 et 97;

ii)

La distinction entre les précipitations liquides et solides peut être faite par l’intermédiaire du système de réchauffage utilisé dans les instruments de mesure des précipitations;

Renseignements relatifs aux nuages i)

Interprétation du gradient de la température de l’air près du sol (différence de température à 2 m et à 5 cm au-dessus du sol, par exemple) afin d’évaluer la nébulosité totale;

ii)

Estimation du rayonnement et mesure de l’éclairement pour obtenir des informations sur le développement de la couverture nuageuse.

3.2.2.3

Observations effectuées aux stations en mer

Les variables météorologiques que doit observer et enregistrer une station météorologique océanique sont définies dans le Manuel du Système mondial d’observation (OMM-N° 544), Volume I, partie III, paragraphe 2.3.3.11 et sont décrites, ci-après, dans les paragraphes 3.2.2.3.1 à 3.2.2.3.11. 3.2.2.3.1

Temps présent et temps passé

Les règles à suivre pour l’observation de ces éléments à une station en mer sont les mêmes que celles qui sont appliquées aux stations terrestres.

66 3.2.2.3.2

GUIDE DU SYSTÈME MONDIAL D’OBSERVATION

Direction et vitesse du vent

Les méthodes et les instruments utilisés pour l’observation du vent aux stations en mer sont décrits dans le Guide des instruments et des méthodes d’observation météorologiques (OMM-N° 8), partie II, chapitre 4, section 4.2.5. L’observation de la vitesse et de la direction du vent peut être faite soit par estimation visuelle soit au moyen d’anémomètres ou d’anémographes. Les estimations visuelles sont généralement fondées sur l’aspect que présente la surface de la mer. Les observateurs devraient être rendus attentifs au fait que la hauteur des vagues en soi n’est pas toujours un critère sûr puisque cette hauteur dépend de l’étendue de la zone sur laquelle souffle le vent (fetch), du temps écoulé depuis que le vent s’est établi et de la présence de houle. L’échelle anémométrique Beaufort, reproduite ci-après au tableau III.2, fournit les critères à utiliser pour l’estimation visuelle de la vitesse du vent. On détermine la direction du vent en relevant l’orientation des crêtes des vagues de la mer du vent. Quand on utilise des anémomètres et des anémographes, les mesures de vent sont faites de la même manière qu’aux stations terrestres, mais il peut s’avérer difficile d’éviter les effets locaux tels que ceux produits par les superstructures du navire. C’est pourquoi, à bord d’un navire faisant route, il faudrait placer l’instrument le plus à l’avant et le plus haut possible. Quand les observations sont faites sur un navire en marche, il est nécessaire de distinguer le vent relatif et le vent vrai; pour toutes les fins météorologiques, c’est le vent vrai qui devrait être signalé. Celui-ci peut être déduit de l’observation du vent relatif en dessinant un parallélogramme des vitesses, comme indiqué à la figure III.7.

C

Fumée

ai

t vr Ven

A

Vent relatif

Ca pd un av ir

e

B

Figure III.7. Parallélogramme des vitesses Source: Marine Observer’s Handbook, Meteorological Office, Royaume-Uni, 1995

D

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PARTIE III. LE SOUS-SYSTÈME DE SURFACE

Tableau III.2. Échelle anémométrique Beaufort (à la hauteur normalisée de 10 mètres au-dessus d’un terrain plat et découvert) Chiffre Beaufort (force)

Vitesse moyenne estimée (gamme) Terme descriptif

0

Calme

1

Nœuds