LA MÉTÉOROLOGIE

Texte original par Pierre Paquette
Conférence donnée au Club Astronomie des Moulins
par Pierre Paquette le 4 avril 2003
Bonsoir !

Certains d'entre vous se rappellent peut-être du professeur Lebrun, qui donnait la météo à TVA il y a une vingtaine d'années. Il était aussi astronome amateur à ses heures, et fut notamment membre et éventuellement président de La Société d'astronomie de Montréal. J'ai aussi été président de la SAM, en 1993-94, et je considère que c'est un honneur d'avoir été un des successeurs du professeur Lebrun à ce poste.

Mais jamais je ne croyais faire ce qu'il faisait pour gagner sa vie, c'est-à-dire informer les gens sur la météo. Ce soir, ça y est, c'est mon tour ! Je ne prétends pas être aussi bon que lui ou que les météorologues d'aujourd'hui, Colette ou Jocelyne pour ne nommer qu'elles, mais je vais faire ce que je peux…

Je veux d'abord vous avertir que nous ne discuterons pas de tous les points de la météorologie, mais seulement de ce qui peut concerner l'astronome amateur québécois. Cela nous amène à nous concentrer sur divers points bien spécifiques, et à ne tenir compte des détails que lorsqu'ils sont directement reliés à ceux-ci.

On a donc trois choses à surveiller : la couverture nuageuse ; la transparence du ciel ; et enfin, la stabilité de l'air.

a) La couverture nuageuse

Partout dans le monde, sauf quelques rares exceptions dont le Québec ne fait malheureusement pas partie, le gros problème de l'astronome amateur est que les projets de soirées d'observation tombent souvent à l'eau à cause, justement, de l'eau, qu'elle soit sous la forme solide (neige ou grêle), liquide (pluie ou bruine) ou gazeuse (nuages). En effet, il y a de bonnes chances pour que le ciel ne se prête pas à l'observation astronomique en un jour donné.

On ne peut pas encore, malheureusement, prévoir avec précision le temps qu'il fera dans un mois, par exemple, mais la fiabilité des prévisions météorologiques est quand même assez bonne pour une période d'environ 48 heures.

Comment s'y prend-on pour prévoir le temps qu'il fera ? Ça passe notamment par l'observation des conditions météorologiques pendant une certaine période de temps. On peut, de là, identifier certains facteurs de cause à effet, et lorsque l'on reconnaîtra ces facteurs dans le futur, on pourra se douter que les mêmes événements les suivront peu après.

Par exemple, si l'on observe des nuages en forme d'enclume et qu'un orage suit peut après, on craindra un orage la prochaine fois qu'un nuage en forme d'enclume sera présent. L'observation montre que c'est bel et bien le cas dans l'immense majorité des cas.

Quelques signes à surveiller par l'astronome amateur :

-Une hausse de pression est signe de l'approche du beau temps. L'humidité aura alors retombé et ne pourra pas remonter pour créer des précipitations ;

-L'arrivée d'un front chaud amènera de la pluie pendant un ou deux jours, précédée de temps nuageux. Le ciel se dégagera ensuite, mais l'air demeurera humide. Cela est dû au fait que le front chaud passe par-dessus le front froid, d'où formation de nuages au-dessus de leur zone de contact. Une fois que l'air froid se rétractera, l'humidité descendra, sous forme de pluie, de grêle ou de neige selon la température ;

-L'arrivée d'un front froid est plus subite, avec des précipitations violentes, mais sera toujours suivie de beau temps pendant plusieurs jours, éventuellement avec des nuages passagers (cumulus). Aucun nuage ne l'annonce, puisque le front froid passe sous le front chaud et a un contour plus raide que ce dernier ;

-Un soleil rouge à l'aube, un halo autour de la lune ou du soleil sont souvent signes de pluie ;

-Un soleil rouge à son coucher est souvent signe de beau temps, puisque l'ouest, d'où soufflent les vents dominants du sud du Québec, est alors libre d'humidité ;

-Il pleut ou neige généralement plus la fin de semaine que la semaine, puisque l'air y est généralement moins secoué par les véhicules des travailleurs ;

-Plus terre-à-terre mais tout aussi efficace : lorsque les araignées tissent rapidement des toiles irrégulières, la pluie s'en vient ; inversement, si les toiles sont tissées lentement et avec une grande finesse, le beau temps régnera pendant encore quelques jours…

Une des sources les plus consultées pour les prévisions météorologiques est Environnement Canada. Une partie de leur prévision est à propos de la couverture nuageuse :

Ciel clair : Exempt de nuages ou presque ;
Ensoleillé ou quelques nuages : Moins de la moitié du ciel a des nuages ;
Nuageux :Les nuages couvrent plus de 60 % du ciel ;
Principalement ensoleillé : Ensoleillé avec quelques périodes nuageuses ;
Principalement nuageux : Nuageux avec quelques périodes ensoleillées ;
Couvert :Ciel d'une importante nébulosité.

Les types de nuages sont plus nombreux. Il y en a au moins dix :

Cirrus :Filaments délicatsPas de pluie, mais plus de nuages ;
Cirrocumulus « Petits moutons » : Un front chaud arrive - Plus de nuages ;
Cirrostratus : Voile blanc épais - Pluie imminente - Halo solaire possible ;
Altocumulus : Flocons ou rouleaux - Pluie possible, surtout si en tours ;
Altostratus : Voile mince - Pluie possible si devient épais ;
Nimbostratus : Bas, contours flous, massif - Pluie ou neige continue ;
Stratocumulus : Rides de plage - Neige possible, habituellement pas de pluie ;
Stratus : Très bas, très uniforme - Brouillard, bruine, grésil, grêle possibles ;
Cumulus : Boules nettesPluie seulement si hauts, sinon beau temps ;
Cumulonimbus : Cumulus hauts / enclume - Orages, violentes pluies, grêle…
C'est plus facile avec une photo (voir livre).

Les stratus et cirrostratus sont généralement favorables à l'observation planétaire, puisque l'air qui les accompagne sera généralement stable. On en parlera plus un peu plus loin…

b) La transparence du ciel

Souvent négligée par les météorologue, la quantité de vapeur d'eau en suspension dans l'atmosphère est pourtant d'une importance cruciale pour les astronomes amateurs, puisque ceux-ci désirent un air aussi transparent que possible, ce qui ne se produit que lorsque l'air est sec.

En effet, l'eau dans l'air a tendance à opacifier celui-ci quelque peu, et il devient difficile, lorsque le temps est humide, d'avoir de bonnes conditions pour l'observation du ciel.

Un autre effet d'une grande humidité est que celle-ci peut éventuellement se condenser sur les instruments ; lorsque c'est sur la lentille ou le miroir de l'instrument d'observation, cela est fort désagréable. On doit veiller à ne pas essuyer les objectifs, au risque de les égratigner. De plus, il faut garder en mémoire que lorsque l'on rentre l'instrument dans la maison (si c'est le cas), il sera plus froid, en général, que l'air de la pièce, et l'humidité de celle-ci risque de se condenser sur l'instrument, se rajoutant éventuellement à celle déjà présente. On suggère donc d'envelopper la lunette ou le télescope dans un sac de plastique jusqu'à ce qu'il réchauffe ; de cette façon, on empêchera l'humidité de la pièce d'atteindre les surfaces optiques.

Une certaine perte de transparence n'est pas nécessairement catastrophique quand on observe des objets relativement brillants.

c) La stabilité de l'air

Si le ciel est dégagé et que l'air est sec, ça ne veut tout de même pas dire que les conditions seront remplies pour faire de bonnes observations détaillées. On doit se rappeler, en effet, que l'atmosphère terrestre est constituée de couches d'air de densités et de températures différentes, ce qui les transforme en véritables lentilles, toutes différentes les unes des autres. De plus, ces couches ne sont pas uniformes mais contiennent des zones de densités et de températures variées, en plus d'avoir des épaisseurs assorties.

Résultat : au-dessus de nos têtes se promènent des centaines de lentilles mobiles, sur plusieurs étages, et il nous faut trouver le moyen de voir à travers sans perdre le cap… Dans un instrument d'optique, cela se traduit par un mouvement constant de l'étoile observée, un scintillement, que les romantiques trouvent bien joli, mais qui est très désagréable pour l'astronome amateur.

Fort heureusement, il arrive parfois que le calme s'installe dans ces lentilles, et qu'elles se tiennent suffisamment tranquilles pour permettre aux astronomes amateurs de voir des images stellaires nettes. William Pickering a noté dix degrés de stabilité de l'air, que l'on traduit en astronomie par le terme anglais « seeing » :

1-  Tache floue de 13" ou plus ;
2-  Tache de 13" ou un peu moins ;
3-  Tache d'environ 6 à 7", plus brillante au centre ;
4-  Tache floue, mais laissant parfois entrevoir la tache d'Airy ;
5-  Tache floue laissant voir la tache d'Airy, mais très instable ;
6-  Tache d'Airy et arcs de disques de diffraction toujours visibles, mais flous ;
7-  Tache d'Airy parfois bien définie, disques de    diffraction parfois complets ;
8-  Tache d'Airy toujours bien définie, disques complets ou presque, mais image mouvante ;
9-  Tache d'Airy et premier anneau de diffraction stationnaires, mais anneaux changeants ;
10- Image parfaite : une petite tache ronde et nette avec anneaux concentriques.

Cependant, il est tout de même possible d'observer des objets de ciel profond même quand le « seeing » est de 1/10, puisque ces objets n'ont généralement que peu de détails à présenter à l'astronome amateur. Un « seeing » de 10/10 est extrêmement rare au Québec – 5 nuits par an au mieux.

Il est à noter que la présence ou non de nuages n'a pas nécessairement un grand effet sur le « seeing », puisque celui-ci est strictement déterminé par la stabilité de l'air. Ainsi, il est théoriquement possible d'avoir un « seeing » excellent mais une couverture nuageuse empêchant toute observation !

Une anecdote en passant : une de mes meilleures observations de Jupiter s'est faite sous un léger brouillard, et il neigeait même faiblement !

d) Les outils de l'astronome amateur sur Internet pour la météo

L'un des services les plus complets et surtout les plus rapides pour la météo est offert par Attila Danko, en collaboration avec Allan Rahill d'Environnement Canada. Il s'agit de la Clear Sky Clock, l'horloge du ciel clair. Plus de 1 200 versions existent pour différentes villes d'Amérique du Nord (votre ville y est probablement !?), mais l'adresse de celle de Montréal est :

Il s'agit de quatre rangées de carrés de couleur. La première rangée représente la couverture nuageuse ; la seconde rangée est pour la transparence du ciel, mesurée selon l'humidité de l'air ; le « seeing » suit ensuite ; enfin, on a l'obscurité du ciel, calculée selon la hauteur relative dans le ciel ou immédiatement sous l'horizon du Soleil et de la Lune.

Lorsque les conditions sont bonnes, les carrés d'une colonne sont tous bleu foncé ou noir pour l'obscurité du ciel. Quand les carrés sont blancs, aucune observation n'est possible.

La page des prévisions météo détaillées pour Montréal est :

e) Autres détails intéressants

Parmi les choses qui ne concernent pas directement l'observation astronomique, mais plutôt d'abord le confortde l'observateur, mentionnons que les jours d'hiver au ciel dégagé sont généralement plus froids que ceux où le ciel est couvert ; en effet, les nuages jouent alors le rôle d'une couverture thermique, empêchant la chaleur terrestre de se dissiper dans l'espace.

Un autre point intéressant est de voir à quel point divers types de nuages ont des effets différents sur la quantité d'énergie solaire qui arrive au sol, toutes longueurs d'ondes confondues.

Cirrus 83 % - Cirrostratus 80 % - Altocumulus 50 %
Altostratus 41 % - Stratocumulus 34 % - Stratus 25 %
Nimbostratus 18 % - Brouillard 17 %

Au Québec, on a environ 100 heures d'ensoleillement par mois, en moyenne. Curieusement, les mois les moins ensoleillés (février et novembre) ne sont pas les plus pluvieux (août).

Enfin, juste un mot pour vous rappeler que si vous êtes grandement exposés au rayonnement solaire pendant la journée, l'adaptation de votre oeil à l'obscurité ne sera pas aussi grande qu'elle pourrait l'être. Alors la prochaine fois que vous verrez que le "Clear Sky Clock" annonce de bonne conditions pour l'astronomie, n'hésitez pas à passer une journée dans le noir, par exemple à dormir pour vous préparer à une longue nuit d'observation !

Merci, et bonne soirée !

Pierre Paquette
4 avril 2003