Precipitații este evaluarea cantitativă a precipitațiilor , natura lor ( ploaie , zăpadă , lapoviță , ceață ) și distribuție. Se calculează prin diverse tehnici. În acest scop sunt folosite mai multe instrumente, dintre care pluvometrul / pluviograful este cel mai cunoscut. Unitatea de măsură variază în funcție de tipul de precipitații solid sau lichid, dar este redusă la milimetri de echivalență de apă pe metru pătrat de suprafață în scopul comparațiilor. Orice precipitație mai mică de 0,1 mm este denumită „ urmă ”.
Precipitațiile, împreună cu distribuția temperaturii terestre, condiționează climatele terestre, natura și funcționarea ecosistemelor, precum și productivitatea lor primară . Este unul dintre factorii care condiționează dezvoltarea societăților umane și, prin urmare, o problemă geopolitică .
Omul caută de secole să prezică mai bine ploile, furtunile și inundațiile, chiar și să manipuleze clima prin mijloace magice ( dansuri de ploaie ) sau tehnologice ( ploi artificiale )
Primele măsurători cunoscute ale cantităților de precipitații cunoscute au fost făcute de greci în jurul anului 500 î.Hr. BC O sută de ani mai târziu, în India , populația a folosit boluri pentru a colecta apa de ploaie și pentru a măsura cantitatea. În ambele cazuri, măsurarea acestor cantități de apă de ploaie a contribuit la estimarea producțiilor viitoare ale culturilor .
În cartea Arthashâstra folosită în regatul Magadha , au fost stabilite standarde pentru producția de cereale și fiecare grânare din stat avea un astfel de ploaie în scopuri fiscale. În Israel , din al II - lea lea lea î.Hr.. AD , scrierile religioase menționează măsurarea ploilor în scopuri agricole.
În 1441 în Coreea , primul pluviu standard din bronz, numit „ Cheugugi ” , a fost dezvoltat de către omul de știință Jang Yeong-sil pentru a fi utilizat printr-o rețea la nivel național. În 1639, italianul Benedetto Castelli , discipol al lui Galileo , a efectuat primele măsurători ale precipitațiilor în Europa pentru a cunoaște contribuția apei unui episod ploios pentru lacul Trasimeno . Calibrase un recipient cilindric din sticlă cu o cantitate cunoscută de apă și marcase nivelul corespunzător pe cilindru. Apoi a expus recipientul la ploaie și a marcat la fiecare oră, cu un marker, nivelul atins de apă. În 1662, englezul Christopher Wren a dezvoltat primul pluviometru cu găleată , sau pluviograf, pe care l-a asociat în anul următor cu un meteograf, un dispozitiv care înregistrează mai mulți parametri meteorologici precum temperatura aerului, direcția vântului și precipitațiile. Pluviometrul său consta dintr-o pâlnie de primire și trei compartimente care colectau pe rând precipitațiile în fiecare oră. În 1670, englezul Robert Hooke a folosit, de asemenea, un pluviu cu găleată. În 1863 George James Symons a fost numit în consiliul de administrație al societății meteorologice britanice , unde și-a petrecut restul vieții măsurând precipitațiile peste insulele britanice . A înființat o rețea de voluntari care i-au trimis măsurători. Symons a luat act, de asemenea, de diverse informații istorice despre precipitațiile ploioase din insule. În 1870 a publicat un cont datând din 1725.
Odată cu dezvoltarea meteorologiei , măsurarea diferiților parametri ai atmosferei Pământului se extinde. Pluometrele se îmbunătățesc, dar principiile de bază rămân aceleași. În Franța , asociația meteorologică creată de Urbain Le Verrier a distribuit pluviometrul „Asociației”. Instrumentele noi sunt dezvoltate în XX - lea secolul al cărui radare , care acoperă domenii largi, și sateliți care se pot observa suprafața întregului Pământului în loc de puncte specifice. Îmbunătățirea senzorilor lor permite acum să se vadă mai bine variațiile fine ale precipitațiilor fără a elimina importanța măsurătorilor in situ . În ultimele decenii, precizia prognozei precipitațiilor s-a îmbunătățit până la nivel regional și apoi local (până la nivelul străzilor și cartierelor). Imaginea prin satelit și progresele în modelarea și gestionarea datelor mari au făcut progrese considerabile, dar cu costuri financiare semnificative.
Sistemul climatic al Pământului este în esență condus de două elemente: atmosfera și oceanul. Aceste două mase guvernează întregul sistem climatic global, generat de schimbul semnificativ de energie între ele. Energia primită direct de la Soare, sub formă de unde scurte, este captată în mare parte în zonele intertropicale, deoarece intensitatea razelor solare este cea mai importantă și cea mai regulată din cauza axei de rotație a Pământul care dă soare aproape perpendicular pe ecuator și pășune la poli. În cele din urmă, radiația este capturată de mări și continente în funcție de albedo -ul suprafeței lor și de vegetația care acoperă continentele. Astfel, floarea de gheață reflectă înapoi în spațiu o cantitate mare de energie în timp ce marea o absoarbe semnificativ.
Circulatia atmosferica indusă de aceste schimburi de căldură variază în detaliu de la o zi la alta, dar mișcarea generală a maselor de aer este relativ constant și depinde de latitudinea. Există trei zone de circulație a vântului între ecuator și poli . Prima zonă este cea a lui Hadley care este situată între ecuator și 30 de grade N și S unde găsim vânturi regulate care suflă din nord-est în emisfera nordică și din sud-est în cea sudică: vânturile alizee . Este asociat în nord cu anticicloni semipermanenți unde domnește vremea bună, dar și deșerturi cu precipitații scăzute. Invers, în apropierea ecuatorului, este zona de convergență intertropicală care dă ploi abundente.
A doua zonă de circulație a vântului este la latitudini medii. În depresiunile se dezvolta acolo peste tot într - o predictibilitate , uneori , aproape de teoria haosului , dar tot drumul circulației atmosferice este stabilă și depinde de echilibrul dintre distribuția presiunii atmosferice și forța Coriolis datorită rotației. Aceste sisteme se mișcă sub o circulație de altitudine în general din vest, aceasta este celula Ferrel . Ele produc precipitații de diferite tipuri care alternează cu vreme senină. Vine în sfârșit celula polară, care se găsește în partea de nord și sud a 60 - lea în paralel cu o suprafață de circulație , de obicei , este. Aerul este rece și relativ uscat, iar depresiunile care îl afectează dau, prin urmare, puține acumulări, acestea din urmă materializându-se o mare parte a anului sub formă de zăpadă.
Cu toate acestea, relieful are și un impact major asupra cantităților de precipitații primite, datorită efectelor de îmbunătățire dacă fluxul de aer crește panta sau dimpotrivă scade în aval de obstacole. Există, așadar, multă ploaie pe coasta de vest a Americii, circulația venind din Oceanul Pacific și deșerturile interioare în aval de masive, cum ar fi deșertul Taklamakan în aval de Himalaya (a se vedea umbra ploilor ).
Precipitațiile sunt, de asemenea, organizate în diferite moduri: în zone întinse, în benzi de precipitații sau izolate. Depinde de stabilitatea masei de aer , de mișcările verticale din ea și de efectele locale. Astfel, înaintea unui front cald , precipitațiile vor fi în mare parte stratiforme și vor acoperi câteva sute de kilometri în lățime și adâncime. Pe de altă parte, înainte de un front rece sau într-un ciclon tropical , precipitațiile vor forma benzi subțiri care se pot întinde lateral pe distanțe mari. În cele din urmă, o ploaie va da precipitații pentru câțiva kilometri pătrați la un moment dat.
Rezultatele unui studiu, bazat pe date zilnice de precipitații din 185 de situri de înaltă calitate ale stațiilor de observare ale rețelei de suprafață a sistemului global de observare a climei, răspândite în America de Nord, Eurasia și Australia (dar nu America de Sud și Africa) între 50 ° grade nord și latitudinea sudică (adică între cele două zone polare) a fost publicată în 2018. Observațiile au fost colectate pe parcursul a 16 ani (din 1999 până în 2014), o perioadă suficient de lungă pentru a șterge variațiile anuale datorate El Niño și altor cicluri climatice pe termen scurt.
Conform acestui studiu:
Influențele combinate de latitudine, topografiei și distanța până la rezultatul mare , într - o distribuție precipitații foarte variabile în întreaga Europa, variind de la mai puțin de 400 mm / an , în anumite părți ale regiunii mediteraneene și câmpiile centrale ale Europei la peste 1000 mm / an de-a lungul Coaste atlantice din Spania până în Norvegia, Alpi și extinderea lor estică. O mare parte din aceste precipitații se pierd ca evapotranspirație, iar „precipitațiile efective” rămase nu depășesc 250 mm / an în cea mai mare parte a Europei. În părți din sudul Europei, precipitațiile efective sunt mai mici de 50 mm / an . Precipitațiile în Europa au crescut , în general , în timpul XX - lea secol, în creștere cu 6 până la 8% , în medie , între 1901 și 2005. diferențe geografice mari apar, cu toate acestea, în special în Marea Mediterană și în Europa de Est. În plus, s-au produs schimbări sezoniere, inclusiv o creștere a precipitațiilor de iarnă în majoritatea vestului și nordului Europei și o scădere în sudul Europei și părți din Europa centrală. Modelele climatice prezic o viitoare creștere generală a precipitațiilor în nordul Europei și o scădere în sudul Europei.
Clasificarea climelor se bazează pe precipitații și temperatură. Cea mai cunoscută este clasificarea Köppen, care împarte Pământul în cinci climate principale: tropical (A), uscat (B), latitudine medie ușoară (C), latitudine medie rece (D) și polar (E). Fiecare dintre aceste clime este apoi împărțit în subclime în funcție de precipitații. Rețineți asemănarea mare dintre imaginea din dreapta și cea a precipitațiilor anuale din secțiunea anterioară.
Acești parametri climatici determină tipul de vegetație dintr-o zonă, fauna care va locui acolo, precum și densitatea populațiilor. Deoarece modul de viață al omului depinde de ecosistem și de disponibilitatea apei, acesta poate fi, de asemenea, în mare parte clasificat în funcție de precipitații. De exemplu, agricultura este posibilă numai cu o aprovizionare regulată cu apă provenită direct din precipitații sau din râuri, care sunt ele însele hrănite de precipitații. Pe de altă parte, un climat uscat va încuraja populațiile către nomadisme pentru a urmări resursele disponibile de faună și floră sau pentru a-și hrăni turmele.
Precipitațiile în exces au de asemenea consecințe importante. Cloudburst sau unul cu un ciclon tropical poate produce inundații importante, a alunecărilor de teren sau alunecari de teren care depășesc infrastructura proiectată pentru evenimente normale. Li se atribuie multe decese.
Calitatea aerului poate influența cantitativ formarea precipitațiilor în mai multe moduri:
Astfel, în Statele Unite se observă un "efect de weekend" . Probabilitatea unei creșteri a vârfurilor de precipitații sâmbătă, după cinci zile de acumulare de poluanți atmosferici în timpul săptămânii, în special în zonele mai fierbinți. Dens populate și situate în apropierea estului coasta unde a existat la momentul studiului ( 1998 ) o creștere cu 22% a probabilității de ploaie sâmbătă față de luni.
În plus, se formează bule de căldură în și deasupra orașelor, dar și (de la + 0,6 ° C până la + 5,6 ° C) deasupra suburbiilor și a zonelor rurale. Această căldură suplimentară modifică curentul ascendent, care poate contribui la componentele furtunoase ale vremii. Rata precipitațiilor în amonte de orașe (în raport cu direcția vântului) a crescut astfel de la 48% la 116%. În parte datorită acestei încălziri, precipitațiile medii lunare sunt cu aproximativ 28% mai mari la o distanță cuprinsă între 32 și 64 km în aval de oraș (în aval de direcția vântului).
Unele orașe induc o creștere a precipitațiilor totale estimate la 51%. Acest fenomen ar putea crește brusc în Asia (datorită creșterii comune a orașelor, a industriei auto și a utilizării cărbunelui).
Un studiu din 2018 (secțiunea Constante ) a analizat, de asemenea, efectele creșterii concentrațiilor de CO 2 prevăzute. A testat 36 de modele climatice diferite pentru a simula tendințele precipitațiilor între 2020 și sfârșitul secolului, în special pentru perioada 2085-2100 în cazul unui scenariu de 936 părți pe milion (ppm) de CO 2 în 2100 (față de 408 ppm în 2018). Rezultatele arată că ploile torențiale ar putea fi și mai violente: între 1985 și 2100 jumătate din precipitațiile anuale ar putea cădea în 11 zile în loc de 12, în timp ce ploile anuale totale ar putea crește, de asemenea.
Pentru temperaturi, fluxul Golfului nu se schimbă semnificativ, dar încălzirea va duce la o simplă schimbare geografică și altitudinală în zonele climatice. Pentru precipitații, schimbarea precipitațiilor ca răspuns la schimbările climatice ar trebui să fie mai complexă. Modelele nu prezic că toate ploile vor crește puțin; doar câteva ploi torențiale în fiecare an ar trebui să fie și mai excepționale. Astfel, pe scara rezoluției spațiale a modelelor 2018 ( aproximativ 100 până la 200 km ), în cazul unui scenariu de emisii ridicate de gaze cu efect de seră (GES):
La stația meteo, schimbarea este și mai evidentă: jumătate din schimbarea precipitațiilor va avea loc în cele mai ploioase 6 zile ale anului și ploile neobișnuit de abundente vor constitui o parte din ce în ce mai mare din precipitațiile totale anuale.
Inundațiile și secetele ar putea fi mai grave; autorii concluzionează că „Mai degrabă decât să se aștepte mai multă ploaie în general, societatea trebuie să ia măsuri pentru a face față schimbărilor mici de cele mai multe ori, dar cu câteva ploi torențiale mai mult decât astăzi).
Pluviometria studiază, prin urmare, variația anuală și zilnică a cantităților și tipurilor de precipitații pentru a clasifica climatul regiunilor. De asemenea, studiază perioada de întoarcere a evenimentelor excepționale, cum ar fi secetele și ploile torențiale care cauzează inundații. Pentru aceasta se utilizează diverse instrumente, iar rezoluția unui anumit instrument oferă cantitatea minimă măsurabilă pe care o poate raporta.
Orice precipitație echivalentă de apă mai mică de 0,1 mm este considerată urme . Acest lucru se datorează faptului că este o cantitate mai mare decât zero, dar care este mai mică decât cea mai mică cantitate măsurabilă de dispozitivele standard. Acest lucru este important atât pentru verificarea prognozei meteo, cât și pentru scopuri climatologice, deoarece chiar cantitățile de precipitații prea mici pentru a fi măsurate pot avea impacturi sociale semnificative.
Pluometrul este un instrument de măsurare folosit pentru a găsi cantitatea de ploaie care a căzut pe o zonă. Utilizarea sa presupune că apa de precipitații este distribuită uniform în regiune și nu este supusă evaporării . Măsurarea este de obicei exprimată în milimetri sau litri pe metru pătrat sau în metri cubi pe hectar pentru agricultură (1 mm = 1 l / m 2 = 10 m 3 / ha pentru apă). Se compune din două părți importante:
Colectorul trebuie așezat la o înălțime suficientă, de obicei la un metru de sol și la o distanță de câțiva metri de alte obiecte, astfel încât să nu se găsească apă din săritura de pe sol sau aceste obiecte. Marginile gulerului pluviometrului ar trebui să fie teșite la exterior pentru a limita incertitudinea din picurarea picurării din exteriorul conului de colectare.
Aparatul de zăpadă arată ca un aparat de ploaie, dar mult mai mare. Se compune dintr-o pâlnie (clopot) deschisă în sus și un cilindru detașabil în interior. Forma clopotului ajută la reducerea turbulențelor de deasupra aeronavei pentru a colecta mai bine zăpada în cilindru. Se sprijină pe un picior a cărui înălțime poate fi reglată în timpul iernii, pe măsură ce zăpada de pe sol crește. Operatorul scoate cilindrul după o ninsoare și îl topește pentru a măsura adâncimea de apă pe care o conține. Măsurarea poate fi efectuată și în timp real, în timp ce un element de încălzire topește zăpada și variația în greutate dă cantitatea de apă echivalentă căzută.
Masa pentru zăpadă este un fel de masă vopsită în alb, care măsoară de obicei 930 cm 2 , care este așezată în mod normal pe sol sau deasupra stratului de zăpadă anterior. Locul ideal pentru a pune o masă de zăpadă este pe o zonă întinsă, departe de clădiri și copaci unde vântul are puțină influență pentru a forma drifturi de zăpadă . Majoritatea snowboard-urilor sunt încă tradiționale, cu o riglă verticală simplă în centru pentru a măsura adâncimea zăpezii. Unele completează sistemul de măsurare a înălțimii zăpezii cu o cameră web pentru citire analogică la distanță, în timp real sau actualizată variabil.
Una dintre principalele utilizări ale radarelor meteorologice este de a putea detecta precipitațiile de la distanță pentru utilizări hidrometrice . De exemplu, serviciile de control al debitului fluvial, avertizarea inundațiilor , planificarea barajelor etc. toți trebuie să știe cantitatea de ploaie și zăpadă care cade pe suprafețe întinse. Radarul completează în mod ideal o rețea de pluviometre extinzând colectarea datelor pe o zonă mare, rețeaua fiind utilizată pentru calibrarea sa .
Cu toate acestea, unele artefacte se pot confunda cu datele reale în revenirea la radar. Pentru a avea o estimare mai exactă a acumulărilor, va fi necesar să le filtrați înainte de a produce aceste hărți de acumulare.
Sateliții meteorologici sunt radiometre pentru a citi temperatura atmosferei și hidrometeorii din ea. Acestea operează în spectrul infraroșu . Primele instrumente „au privit” doar câteva lungimi de undă, în timp ce noile generații împart acest spectru în mai mult de 10 canale. Unele sunt, de asemenea, echipate cu radare pentru a măsura rata precipitațiilor.
În țările sărace, unele regiuni rămân slab acoperite de observații directe, precum și de sisteme de teledetecție radar și prognoze meteo. Fermierii, pescarii, crescătorii și marinarii suferă de aceasta. Acest lucru se poate schimba în curând odată cu răspândirea rețelelor de telefonie mobilă wireless în zone îndepărtate, deoarece conținutul de apă din aer afectează difuzia microundelor care sunt parțial absorbite de apă. Tehnica de ocultare radio a făcut deja posibilă deducerea informațiilor de interes meteorologic datorită ocultării unei părți a semnalului radio trimis de sateliți către pământ ( Aplicarea GPS în meteorologie ). Încă din 2006, cercetătorii au arătat că cantitatea de precipitații dintr-o zonă poate fi evaluată prin compararea modificărilor puterii semnalului între turnurile de comunicații. În ambele cazuri, cercetătorii trebuie să aibă acces la date militare sau comerciale deținute de companii de telecomunicații sau telefoane mobile, ceea ce a împiedicat cercetarea, dar experiențele recente din Europa și Africa arată, pe de o parte, că meteorologia ar putea beneficia de analiza acestor date și integrarea lor în modelele de prognoză și, pe de altă parte, că țările sărace ar putea beneficia de prognoze mai puțin costisitoare pentru acestea.
Un „ startup ” creat la 2 aprilie 2017 în Boston, Massachusetts, ClimaCell, spune că poate combina datele semnalului cu microunde cu alte date meteorologice pentru a crea prognoze imediate, de înaltă rezoluție (la nivel de stradă) cu trei ore înainte de căderea și cantități în scădere. Ea menționează că ar putea să o facă cu șase ore înainte de sfârșitul anului 2017, pe baza unei metode încă confidențiale (nepublicată într-o revistă științifică evaluată de colegi). Această companie își va lansa comercial „produsul” în Statele Unite și în alte țări dezvoltate, dar intenționează să îl lanseze rapid (până la sfârșitul anului 2017) în India și alte țări în curs de dezvoltare, potențial oriunde utilizează oamenii. Telefoane mobile, dar concurează cu proiectul unui grup de cercetători europeni și israelieni care au testat sisteme multi-scară care se bazează pe crearea recentă a unui consorțiu folosind software open source . Acest grup coordonat de Aart Overeem (hidrometeorolog al Institutului Regal de Meteorologie din Olanda ) primește sprijin de aproape 5 milioane de euro de la Comisia Europeană pentru a dezvolta un prototip al unui sistem de monitorizare a precipitațiilor care ar putea fi „desfășurat în Europa și Africa”. Tehnologia a fost testată cu succes în 2012 în Olanda și în 2015 în Gothenburg (unde Institutul Suedez de Meteorologie și Hidrologie (SMHI)) colectează aproximativ 6 milioane de date pe zi în oraș, datorită companiei de telecomunicații Ericsson și a unui operator de transmisie ( Tower), care permite o estimare minut cu minut a precipitațiilor cu o rezoluție de 500 de metri peste orașul Gothenburg.
Datele bazate exclusiv pe microunde tind adesea să supraestimeze magnitudinea precipitațiilor (până la 200 sau chiar 300%), dar consorțiul spune că a corectat cu succes această prejudecată fără a fi nevoie de date de referință de la pluviale sau gabarite. . În 2012, o echipă condusă de Marielle Gosset (hidrolog de la Institutul francez de cercetare pentru dezvoltare) a testat cu succes această soluție în Burkina Faso și a dezvoltat-o de atunci în alte țări ( în special în Niger ). Un parteneriat cu Orange și finanțarea de la Banca Mondială și Națiunile Unite ar trebui să permită o dezvoltare echivalentă în Maroc și Camerun înainte de sfârșitul anului 2017.
| Durată | Localitate | Datat | Înălțime (mm) |
|---|---|---|---|
| 1 minut | Unionville, Statele Unite (conform OMM) Barot, Guadelupa (conform Météo-France) |
4 iulie 1956 26 noiembrie 1970 |
31.2 38 |
| 30 minute | Sikeshugou, Hebei , China | 3 iulie 1974 | 280 |
| 1 oră | Holt , Missouri, Statele Unite | 22 iunie 1947 | 305 în 42 de minute |
| 2 ore | Yujiawanzi, China | 19.07.1975 | 489 |
| 4,5 ore | Smethport, Pennsylvania | 18.07.1942 | 782 |
| 12 ore | Foc-foc, Reuniune | pe 08/01/1966 (ciclonul Denise) | 1.144 |
| 24 de ore | Foc-foc, Reuniune | de la 07 la 08/01/1966 (ciclonul Denise) | 1.825 |
| 48 de ore | Cherrapunji , India | din 15 până în 16/06/1995 | 2.493 |
| 3 zile | Commerson , Reuniune | din 24 până în 26/02/2007 Ciclonul Gamède | 3 929 |
| 4 zile | Commerson, Reuniune | din 24 până în 27/02/2007 Ciclonul Gamède | 4.869 |
| 8 zile | Commerson, Reuniune | de la 20 la 27/02/2007 Ciclonul Gamède | 5 510 |
| 10 zile | Commerson, Reuniune | de la 18 la 27/01/1980 Cyclone Hyacinthe | 5 678 |
| 15 zile | Commerson, Reuniune | de la 14 la 28/01/1980 Cyclone Hyacinthe | 6.083 |
| 1 lună | Cherrapunji, India | Iulie 1861 | 9.296,4 |
| 1 an | Cherrapunji, India | August 1860 - august 1861 | 26 466,8 |
| 2 ani | Cherrapunji, India | 1860 și 1861 | 40 768 |
| media anuala | Mawsynram , India | media anuala | 11 872 |
Pe de o parte, cele mai scăzute precipitații din lume sunt raportate în Arica (Chile), unde nu a scăzut nicio scădere în 173 de luni, din octombrie 1903 până în ianuarie 1918. După continent, cele mai uscate locuri prin acumulare anuală sunt:
În plus, mai multe site-uri din lume au precipitații anuale mai mari de 7.000 mm :
Înregistrări de precipitații în Franța continentală:
Cantitatea de zăpadă acumulată este o informație importantă pentru a cunoaște progresia ghețarilor, scurgerea primăverii și clima. Este exprimat ca echivalentul de apă al zăpezii topite pentru utilizarea precipitațiilor, dar înregistrările sunt de obicei date în centimetri de zăpadă pe perioadă: