Recommandations pour une bonne installation

Recommandation d’installation

(Extrait du Conseils sur l’installation de capteurs météorologiques chez des passionnés Gaëtan Leches - Novembre 2011 – DIRECTION DES SYSTEMES D’OBSERVATION Météo France)

Mesure du vent :

Le vent est un paramètre très variable dans le temps et l’espace et sa mesure est délicate car très sensible aux obstacles environnants. La vitesse du vent est plus sensible aux obstacles que sa direction. L’anémomètre et la girouette étant installés côte à côte, on se focalise par la suite essentiellement sur la vitesse du vent.

Sa variabilité est en partie due à la rugosité des terrains qui perturbe l’écoulement de l’air et le rend turbulent. Le vent est ainsi très variable dans une couche de quelques dizaines de mètres à partir du sol. C’est pourquoi l’OMM a défini, pour la mesure du vent, une hauteur standard de 10 m au-dessus d’un terrain dégagé de longueur de rugosité de 0.03 m (qui correspond à pas d’obstacle avec un terrain recouvert de végétation courte).

C’est le vent synoptique de référence. La longueur de rugosité est, par définition, la hauteur zo (au-dessus du sol) du plan où s’applique la condition d’adhérence (c’est-à-dire où le vecteur vent moyen est égal au vecteur nul). Elle dépend, pour chaque direction, de l’homogénéité du terrain, du type d’obstacles et de la distance sur laquelle ces deux conditions s’appliquent. Pour mémoire est rappelé le diagramme de Wieringa (Figure ci-dessous) concernant les classes de rugosité :

Dans le cas où l’anémomètre n’est pas installé à une hauteur standard de 10 m ou bien si la rugosité est différente de 0,03 m, il est possible d’estimer le vent préconisé par l’OMM (vent potentiel Up, hauteur 10 m et longueur de rugosité de 0,03 m). Le diagramme ci-dessous (Figure 10) permet d’estimer ce vent potentiel :

Mais cela n’est guère possible que si le terrain est dégagé. Dans le cas où les obstacles sont nombreux à proximité de l’anémomètre, comme généralement chez des particuliers, cette estimation est délicate et peu appropriée.

Outre la rugosité, le vent est donc perturbé par des obstacles proches. Si le capteur vent est placé dans un jardin par exemple, il faut absolument éviter les effets d’écran. Une haie d’arbustes ou une clôture forment de parfaits écrans derrière lesquels (selon le sens du vent) une sous-estimation de la vitesse moyenne du vent est non négligeable (division par 2 ou plus). Quant aux rafales, elles sont aussi très souvent sous-estimées, mais la turbulence générée par les obstacles peut aussi conduire à des surestimations. De même, les turbulences générées par ces écrans peuvent influencer la direction exacte du flux.

Si le particulier possède plusieurs bâtiments sur son terrain, il faut prendre en considération l’effet venturi entre les bâtiments où le flux va être accéléré.

Il est donc très fortement conseillé d’éloigner l’anémomètre de tout obstacle d’au moins 10 fois leur hauteur et si cela n’est vraiment pas possible d’au moins 5 fois leur hauteur.

Certains anémomètres sont installés sur des toits. Un bâtiment perturbe le vent de la même manière qu’une falaise (effet de falaise). Le schéma ci-dessous illustre ce phénomène :

Un bâtiment ou une falaise génère des perturbations importantes et des données de vent qui ne sont représentatives que du point de mesure. La figure nous montre que l’on peut avoir une surestimation du vent moyen jusqu’à 70% sur le bord d’attaque du bâtiment ou de la falaise. Les mesures de vent sur un toit sont pratiquement toutes biaisées par la structure même du bâtiment. Il faudrait soit placer l’anémomètre sur le toit plat à une hauteur d’au moins cinq fois la hauteur du bâtiment au-dessus du toit (ceci n’est pas réalisable en pratique), soit à une distance d’au moins trois fois la hauteur du bâtiment à partir du bord d’attaque, mais cela dépend d’où vient le vent, donc pas réalisable en pratique non plus. Il est conseillé d’installer le capteur vent au centre du toit.

De manière plus réaliste et dans le cas d’une installation sur le toit d’un bâtiment, l’OMM recommande d’installer le capteur vent à une hauteur d'au moins une fois sa plus grande largeur. Il est préférable d’installer les capteurs vent sur des toits plats plutôt que sur des toits en pente. En effet, ces derniers ramènent la turbulence générée par le bâtiment vers le haut et donc vers le capteur. Notons que les capteurs vent installés en milieu urbain (centre d’une ville) n’ont pas beaucoup d’intérêts météorologiques. Le vent est souvent « canalisé » par les bâtiments, avec une direction généralement parallèle à l’axe des rues et une vitesse aléatoire tant les obstacles sont nombreux.

Le capteur vent devrait être installé à une hauteur de 10 m dans un jardin dégagé de tout obstacle (à une distance d’au moins 10 fois leur hauteur). Si cela n’est pas possible, mieux vaut alors placer le capteur vent sur un toit plat (les toits inclinés peuvent accélérer le vent) et plutôt au centre du toit à une hauteur proche de la largeur du bâtiment. Mais dans tous les cas, la mesure du vent sera biaisée.