Observations météorologiques

   Au Canada, on trouve notamment des températures extrêmement froides, dans les régions arctiques, de même que des tornades et d'autres conditions rigoureuses dans le Sud.

Weber, Hans (station arctique CESAR)
Vérification de l'équipement à la station arctique CESAR.
Nuages (Altocumulus)
Nuages de type altocumulus. Ces nuages se forment par la fusion de plusieurs cumulus bourgeonnants (avec la permission d'Arjen Verkaik, Skyart Productions).
Configuration d
La configuration en spirale captée par cette image-satellite est typique de l'action cyclonique au coeur des tempêtes violentes. Le climat hivernal canadien est dominé par des masses d'air polaire froid (avec la permission du Centre canadien de télédétection).
Gelée blanche
La gelée blanche est de la rosée gelée qui forme une couche blanche sur une surface (Corel Professional Photos).

Observations météorologiques

Au Canada, on trouve notamment des températures extrêmement froides, dans les régions arctiques, de même que des tornades et d'autres conditions rigoureuses dans le Sud. Citons les tempêtes et le brouillard de l'Atlantique, les périodes de chaleur et de sécheresse ainsi que les orages majestueux dans les Prairies. L'observation météorologique au Canada en est d'autant plus intéressante, stimulante et diversifiée.

Les observations météorologiques font référence à l'état de l'atmosphère en ce qui a trait à la température, à l'humidité, à la sécheresse, aux vents et à la couverture nuageuse. Aux éléments énumérés dans cette définition, s'ajoutent les mesures prises afin de rendre possible le processus de prévision météorologique.

Ces observations traditionnelles sont celles portant sur l'état du ciel, le vent, la température atmosphérique et la présence d'eau dans l'atmosphère sous forme d'humidité, de brume, de brouillard ou de précipitations. Il y a également les facteurs qui en découlent, comme la visibilité et la formation de givre, tous observés à partir du sol. L'observateur météorologue peut se servir de toutes sortes d'instruments, qui doivent être situés à des endroits stratégiques et utilisés de manière appropriée. La température se mesure à l'aide d'un liquide à l'intérieur d'un thermomètre en verre ou de thermomètres électroniques. L'humidité de l'air se mesure en comparant la température d'un thermomètre mouillé à celle d'un thermomètre identique mais sec ou à l'aide d'un hygrographe à cheveu. Plus récemment, on mesure l'humidité de l'air en mesurant la température du point de rosée ou à l'aide de détecteurs à infrarouge. La vitesse et la direction du vent sont généralement mesurées par la rotation de roues à gobelets et de girouettes.

Les précipitations sont observées à l'oeil nu et collectées dans des pluviomètres (sorte de boîtes ouvertes) afin de mesurer, ultérieurement, leur volume et leur masse. La pression atmosphérique au sol, pour les prévisions météorologiques et l'aviation, se mesure en opposant le poids de l'air à une colonne de mercure ou à l'aide de récentes technologies électroniques qui utilisent des capsules anéroïdes sous vide. Les variations barométriques (changements de pression) des trois heures précédentes sont aussi utilisées pour faire des prévisions météorologiques. Des instruments complexes supplémentaires assistent l'observateur météorologique lorsque des besoins spéciaux doivent être satisfaits. Auparavant, l'observateur estimait la hauteur des nuages pour servir l'aviation. Maintenant, on mesure leur altitude à l'aide de nombreuses techniques, dont la plus précise est celle du ceilomètre à laser. La visibilité est mesurée à l'aide d'instruments optiques sensibles au degré local d'obscurcissement. Les détecteurs de givrage et d'accumulation neigeuse sont encore en cours de développement. Les thermomètres électroniques donnent le profil de la température du sol aux chercheurs en agriculture, qui mesurent aussi le rayonnement solaire, les précipitations et l'évaporation du sol et des autres surfaces.

Observations en altitude

Il y a un demi-siècle, l'observation aérologique (en altitude) de la température, de l'humidité et du vent en fonction de l'altitude ou de la pression sont adoptées pour servir l'aviation et pour améliorer les prévisions météorologiques. Les ballons transportent des instruments qui transmettent les informations aux équipements au sol. Au Canada, il y a actuellement une trentaine d'installations, réparties sur l'ensemble du territoire, qui effectuent deux séries de mesures par jour. Certains ballons transportent aussi des instruments servant à mesurer l'OZONE dans la couche supérieure de l'atmosphère. Le Canada a récemment été un pionnier dans l'utilisation de systèmes aérologiques opérationnels à partir du pont de cargos commerciaux en service sur le Pacifique Nord, entre le Japon et le Canada. Ces mesures permettent d'obtenir de l'information journalière sur des régions manquant traditionnellement de couverture.

Télédétection

La télédétection d'éléments météorologiques devient une pratique courante. Les radars météorologiques ont été conçus pour avertir de l'arrivée de tempêtes violentes et pour estimer les précipitations qui tombent sur de vastes régions. Le gouvernement canadien exploite 13 radars météorologiques qui surveillent l'atmosphère au-dessus des régions les plus peuplées du Canada. Deux autres radars sont des radars Doppler, qui mesurent en plus la vitesse des vents à l'intérieur des systèmes de tempête. On construit actuellement des systèmes expérimentaux qui serviront à détecter à distance les éléments de la haute atmosphère, soit à partir du sol, soit à partir d'un satellite. De très puissants radiodétecteurs Doppler pointés verticalement sont aussi en préparation afin de mesurer le profil des vents en altitude.

Satellites terrestres

Les satellites terrestres s'avèrent très utiles comme instruments d'observation météorologique. Les premiers satellites ont une orbite basse passant au-dessus des pôles. Ils transmettent des images au premier récepteur apparaissant à leur portée. Ils montrent ainsi le développement et la dissipation des systèmes météorologiques, deux fois par jour, au-dessus de n'importe quelle région du pays. À l'aide de détecteurs spéciaux, ces satellites peuvent aussi mesurer la température des océans, la vitesse des vents de surface, la hauteur des vagues et le profil de la température atmosphérique au-dessus de la surface. On prévoit munir des satellites de radars afin de mesurer les vents en haute altitude et de dresser une carte des étendues de glace marine dans le Nord du Canada. D'autres satellites sont mis en orbite géostationnaire au-dessus de l'équateur et servent à observer les formations nuageuses sur de grandes étendues. De plus, ils servent de relais de communication pour les régions éloignées, les avions et les bateaux. Des centaines de stations météorologiques dispersées au Canada transmettent des signaux, par l'intermédiaire des satellites, à deux centres de réception.

Réseau d'observation

Le réseau d'observation fournit quotidiennement des données à différentes catégories d'utilisateurs, notamment aux services de climatologie et de prévision du Service de l'environnement atmosphérique (SEA), aux services affiliés à l'Organisation météorologique mondiale et aux services privés de météorologie du Canada et de partout dans le monde. Les observateurs du SEA et des services de trafic aérien du ministère des Transports, répartis dans 350 stations, fournissent leurs observations au moins une fois l'heure.

Les observations proviennent des navires sur les lacs et les océans, des stations des ministères de l'Agriculture des provinces canadiennes, des services hydrologiques, des compagnies d'élévateurs à grain, des institutions d'enseignement et d'autres sources. La fierté du SEA est son réseau constitué de plus de 2000 observateurs météorologiques bénévoles. Ces observateurs sont équipés des instruments de base pour fournir des données sur les températures quotidiennes minimales et maximales, sur les précipitations et sur les caractéristiques générales des conditions météorologiques.

Stations météorologiques automatiques

Les stations météorologiques automatiques fournissent de plus en plus d'observations météorologiques. Il y a plus d'une centaine de stations météorologiques automatiques au Canada. Ces stations effectuent des mesures à partir d'endroits particuliers, par exemple à partir des régions nordiques ou des phares automatiques. On travaille à mettre en oeuvre des stations météorologiques plus performantes servant à transmettre automatiquement les informations pour l'aviation et on élabore des détecteurs pour différents types d'éléments météorologiques. D'autres stations automatiques sont situées sur des bouées ou des bateaux. Un des programmes consiste à faire dériver une ligne de bouées, au gré des courants océaniques entre Hawaii et l'Alaska, vers les côtes de la Colombie-Britannique. Les observations faites à l'aide des stations automatiques sont transmises par l'intermédiaire des services télégraphiques commerciaux, des services de transmission d'appels téléphoniques ou de données; des services de réception et de retransmission des satellites météorologiques américains et du système français Argos. Ce dernier peut aussi déterminer la position des bouées dérivantes.

Les défis de l'observation au Canada

L'observation au Canada comporte de nombreux défis associés au froid. Les opérateurs et l'équipement sont soumis à rude épreuve puisque la neige et les autres éléments doivent être mesurés. L'équipement extérieur doit demeurer fonctionnel malgré la pluie verglaçante, le givre, la gelée blanche et des températures inférieures à -60 °C dans certaines régions du Canada. Dans les endroits sans surveillance, les stations météorologiques automatiques doivent non seulement résister à de tels froids, mais elles doivent aussi être équipées d'une source d'électricité pour rester en service. Soit les composants électroniques utilisés sont conçus pour résister à ces températures, soit ils sont réchauffés par une source de chaleur auxiliaire.

Ces stations sont équipées de batteries spéciales, parfois enfouies pour être protégées des très grands froids, et de panneaux solaires servant à les recharger à la fin de la longue nuit hivernale. La mesure des chutes de neige, de la visibilité pendant les chutes de neige ou pendant les blizzards et de l'accumulation de neige au sol sont les défis partagés avec les autres nations des régions polaires. La pluie et la neige sont recueillies dans des réservoirs de glycol, utilisé comme antigel, et sont pesées automatiquement. Dans les régions montagneuses, les accumulations de neige sont mesurées à l'aide de coussins à neige pneumatiques montés en surface.


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