Instruments de mesure de la température, de l'humidité et des précipitations (pluviométrie)

Comment mesurer la température ? l'humidité ? les précipitationsprécipitations ? Quels outils et instruments utiliser ?

La température est la grandeur physique qui caractérise de façon objective la sensation subjective de chaleur ou de froid laissée par l'air.

Pour mesurer la température, mieux vaut un thermomètre. © Marian Weyo, Shutterstock

Mesure de la température et thermomètres

La température est mesurée à l'aide d'un thermomètrethermomètre qui utilise le plus souvent la dilatationdilatation d'un corps (alcool généralement) placé dans un tube fin (qui amplifie l'effet de dilatation). L'unité utilisée dans le système international est le degré Celsius (°C).

Dans ce système, la différence entre le niveau du liquideliquide au point de congélation (physique) de l'eau et au point d'ébullition de l'eau est de 100 °C (pour une pression atmosphériquepression atmosphérique standard). L'échelle Fahrenheit est elle aussi utilisée (0 °C = 32 °F et 100 °C = 212 °F).

D'autres types de thermomètres existent, comme le thermomètre à résistance électriquerésistance électrique, le thermomètre à bilame... Le thermomètre à alcool peut être aussi à minima, à maxima ou à minima-maxima.

Une station météorologique comprend cinq thermomètres :

• Un premier thermomètre qui mesure la température. 
• Un second thermomètre vertical dont la pointe est entourée d'un tissu dont un bout trempe dans l'eau et qui mesure la température humide. La différence entre ces deux températures permet de calculer le taux d'humidité de l'airhumidité de l'air.
• Un troisième thermomètre, oblique, mesure la température maximale : il est conçu comme un thermomètre médical. Il possède ainsi un étranglement du capillaire au-dessus du réservoir, ce qui empêche le liquide de redescendre quand la température baisse après avoir atteint sa valeur maximale.
• Un quatrième thermomètre, horizontal, mesure la température minimale. Il comporte un index noyé dans le liquide. L'index descend avec le liquide, mais ne remonte pas.
• Un cinquième thermomètre, à minimum, mesure la température minimale au sol. Il est placé hors de la station, à 5 cm du sol.

Ces thermomètres peuvent être remplacés par un thermomètre enregistreur dans la station, un thermomètre enregistreur au sol et un hygromètrehygromètre enregistreur dans la station.

Mesure de l'humidité et hygromètres

Il existe deux définitions de l'humidité :

• L'humidité absolue : nombre de grammes de vapeur d'eau contenus dans un mètre cube d'air.
• L'humidité relative : rapport de la pression effective de la vapeur d'eau à la pression maximale.

C'est cette seconde définition qui intéresse le météorologuemétéorologue. L'humidité relative, exprimée en pourcentage (%), indique la teneur en vapeur d'eau de l'air. Schématiquement, à 0 %, l'air est absolument sec. À 100 %, l'air est saturé en eau : il ne peut en contenir plus et la formation de gouttelettes d'eau est imminente.

Nous avons vu, dans le paragraphe consacré à la mesure de la température, que l'humidité peut être calculée à partir de la différence entre une température mesurée de façon classique et une température mesurée dite « température humide » : c'est la méthode du psychromètrepsychromètre. Il est aussi possible de mesurer l'humidité directement, à l'aide d'hygromètres.

Les hygromètres à absorptionabsorption utilisent la propriété du cheveu humain qui s'allonge lorsqu'il devient humide. L'hygromètre de condensationcondensation mesure le point de condensation (physique) de l'humidité de l'air par le refroidissement d'une surface métallique.

Voir aussi notre dossier sur l'humidité de la maison.

Mesure des précipitations (pluviométrie) et pluviomètres

Les précipitations sont les chutes d'eau au sol : pluie, neige, grêle. Leur mesure s'appelle la pluviométrie. Les précipitations sont mesurées à l'aide d'un pluviomètrepluviomètre. Celui-ci mesure l'épaisseur d'eau tombée en un lieu, donc des millimètres (l'eau ne devant ni s'écouler, ni s'infiltrer, ni s'évaporer). Une épaisseur d'un millimètre correspond à un litre réparti sur un mètre carré.

Un pluviomètre est un récipient conique (en forme d'entonnoir) gradué en millimètre d'eau (les graduations sont donc plus rapprochées dans la partie basse et étroite que dans la partie haute et large).

Les précipitations solidessolides (neige ou grêle) seront fondues pour être mesurées.

En dehors des périodes de gelgel, le pluviomètre enregistreur peut être utilisé. Ce dernier mémorise chaque volumevolume d'eau reçu. L'étude du pluviogramme donne ainsi une représentation précise des précipitations, à la fois en termes de quantité et de répartition temporelle.

Un pluviomètre simple coûte moins de 10 euros. Un modèle plus grand, et donc plus précis, coûte environ 50 euros. Attention, les modèles les plus simples craignent le gel et durent rarement plus de deux hivershivers. Un pluviomètre électronique coûte une centaine d'euros.