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Mesure de la T dans abris sur la neige/glace


ChristianP
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Besse sur Issole (83 - Alt 275 m à 26 km de la mer)

Pour répondre à quelques questions, je poursuis ici la discussion /index.php/topic/60100-climat-de-carpentras-tx-extremenent-chaudes-en-ete/page__view__findpost__p__1360420'>http://forums.infocl...ost__p__1360420 qui maintenant, concerne plus l'instrumentation et la mesure.

Pour l'abri ventilé méca à chambre fermée nécessaire en montagne (ou en région avec un sol très souvent neigeux/glacé avec un soleil assez puissant), c'est à cause des erreurs de mesures qui peuvent être très importantes avec un fort albédo, quand le vent est trop faible avec certains abris à ventilation naturelle souvent trop "ouverts" malgré des doubles persiennes (trop de réflexions par les persiennes. Voir les liens dans ce message, /index.php/topic/60100-climat-de-carpentras-tx-extremenent-chaudes-en-ete/page__view__findpost__p__1362886'>http://forums.infocl...ost__p__1362886 pour ceux qui n'ont pas vu les erreurs de 15° sous abri normalisé )

TSRR %, pourcentage total de rayonnement solaire (ondes courtes) entrant dans l'abri ( = 0.5 x (pourcentage de rayonnement solaire global entrant dans l'abri

+ pourcentage de rayonnement solaire réfléchi par le sol entrant dans l'abri) selon l'horaire et la couleur de la surface du sol pour les abris plus bas

rayonnementdansabriselonsurf.png

ho83%20asos%20crs%20mmts.png

(a = HO83 du réseau ASOS c'est le a ventilé méca à chambre fermée cylindre avec 3 parois ventilées avec lame d'air, b = CRS le Stevenson US, c = MMTS abri à coupelles à doubles persiennes, le Gill à coupelles à doubles persiennes, c'est exactement le même modèle que le Young dans la photo, http://meteo.besse83.../abrisdavos.png )

On remarquera que les abris "naturels" à coupelles sont trop lumineux par soleil rasant surtout avec un sol clair/réfléchissant.

TSRR % dans les abris concernés en fonction de l'albédo :

tsrralb%E9do.png

En fait aucun abri n'offre une ombre assez parfaite (il y fait encore trop jour, donc trop de W/m2, trop de chaleur pour un capteur sans vent qui est influencé par ce rayonnement non négligeable), mais dans l'ASOS à ventilation mécanique, la chambre fermée limite les dégâts et la ventilation méca permet d'évacuer ce surplus d'énergie.

Vaisala a proposé une parade pour les abris sans chambres fermées, pour limiter les effets des réflexions sur la glace/neige ou sur un sol bien recouvert d'herbe/végétation verte (présente y compris en été), c'est de peindre en noir l'intérieur des coupelles :

abridiffcoupellesinternesnoires.png

(Attention, ne pas réaliser cette modification en France en site non souvent neigeux à la belle saison pour les abris sans un un sol toujours bien recouvert de végétation verte, été comme hiver, car je n'ai encore trouvé aucun essai de coupelles à intérieur noir au-dessus d'un sol aride sec et bouillant. Il faut attendre les résultats de l'OMM.

Pour le béton/goudron moins chaud en surface l'été que le sol naturel bien sec dans le SE, vers les heures les plus chaudes au soleil, il faut bien retenir que c'est uniquement par rapport à une terre vraiment assez sèche l'été (pas seulement sèche à vue d'oeil en surface) et surtout pas par rapport à un sol assez bien herbeux et verdâtre. Dans le SE l'été, l'herbe est tellement brûlée par le soleil qu'elle n'est même plus jaune, mais brune-grisâtre foncée et qu'elle laisse pas mal de zones de terre plus ou moins sombre.

Ne pas oublier que l'ETP dans nos secteurs souvent ventés l'été par temps très chaud et très sec, n'a rien à voir avec celle souvent observée ailleurs en France, d'autant plus qu'il y a le plus souvent de longues périodes sans pluie l'été, même avec un été très pluvieux en quantité à cause du diluvien de juin dans le Var, le sol a été sec jusqu'à au moins 46 cm de profondeur depuis le 10 juillet jusqu'au 7 septembre.

Sur les photos de Carpentras prises ce 1er mai là, avec de l'herbe encore verte, ce n'est vraiment pas le cas cette année-là, le sol est trop humide et vert, le béton/goudron dans ce cas est plus chaud. Enfin du moins pour le béton posé intégré au sol, ça dépend de l'épaisseur et si des produits d'étanchéité ont été inclus ou non dedans. Ici par exemple le béton du mât et des fixations des haubans est plus froid même quand le sol est humide comme actuellement, mais pas encore assez vert, car le béton est gris clair et il bois bien l'humidité du sol à l'inverse du béton étanche sur hourdis avec de l'air derrière, d'une dalle hors sol qui chauffe bien plus quand le sol est humide mais qui reste systématiquement moins chaude l'été au soleil que le sol naturel bien sec avec végétation carbonisée (voir mesures plus bas).

Exemples de T des surfaces (bien sèche y compris en profondeur) sans vent des jours d'été en août avec très forte chaleur aux moments les plus chauds autour de midi solaire, relevées à l'aide d'un thermo à infrarouge (moyennes sur 10 minutes en se baladant sur la surface concernée) :

Béton gris clair sur sol de terre très sèche : 49°

Béton gris très foncé hors sol et sur hourdis : 53° (quand le sol est plus humide comme ces jours-ci, il y a plus de 10° d'écart entre les deux bétons)

Sol de terre + herbe clairsemée et carbonisée site classe 2 (moyenne du site sur un rayon de 10 m) : 60° (50° avec une brise normale)

Sol de terre + herbe clairsemée et brûlée station classe 4 : 70° (pointe instantanée à 79.2° sur une mini surface de terre sombre, c'est la plus forte température que j'ai enregistrée cet l'été sur des milliers de mesures de T de surface)

T moy de la petite surface du sol juste sous le capteur à 10 cm du sol en classe 2 (herbe cramée courte de 5 cm et serrée) : 63° (pointe instantanée à 72°)

Sable blanc d'ici entrant dans la composition du mortier : 46° (34° avec la brise)

Gravier seul entrant dans la composition du béton (bonne épaisseur sur le sol) avec des couleurs variables, mais globalement pas particulièrement foncé : 62° ( 53° avec la brise) C'est la plus grosse surprise de mes essais, je pensais que ce gravier allait chauffer beaucoup moins, mais bon en fait c'est logique, car chaque élément du gravier ne peut transmettre la chaleur facilement aux autres et surtout pas vers les profondeurs du sol, la T de surface de chaque caillou au soleil peut donc monter bien plus que si chaque gravier était incrusté et en contact dans le sol avec juste les faces supérieures au soleil (voir remarque plus loin pour le calcaire en tas de pierre par rapport au calcaire posé et enfoncé dans la terre).

Calcaire gris en site classe 2 : 46°

Calcaire gris en site classe 4 : 54°

(Le calcaire en tas de grosses pierres est plus chaud que le même calcaire de même couleur qui est bien intégré au sol de terre, car dans ce cas, le calcaire qui est bon conducteur évacue de la chaleur vers les profondeurs du sol, quand il a peu de contact avec lui, la chaleur s'accumule plus à la surface)

Sol du sous-bois avec lierre à de 15/20 m de la station classe 4 : 26°

Chêne au Sud (face du feuillage à l'ombre dirigée vers l'abri) : 30°

Haie à l'W (face à l'ombre dirigée vers l'abri) : 32°

Haie au Nord (face au soleil dirigée vers l'abri) : 40°

Laitue vert clair et bien humide du jardin : 23°

Espèce d'herbe verte à racine profonde résistant à la sécheresse très isolée, en classe 2 (les capteurs d'humidité du sol tous complétement secs, y compris celui à 46 cm de profondeur) : 33°

Savane (herbe épaisse très sèche haute non coupée dans l'année, avec beaucoup de folle avoine) : 57°

Savane coupée à 5 cm en laissant la coupe, donc de la paille au sol : 58°

(mi-juillet la savane longue affichait 14° de moins que la savane coupée, car même en étant complétement jaune, elle a préservé plus longtemps un stock d'eau dans le sol et elle était bien moins sombre qu'en août)

Toit de tuiles romanes plus ou moins rouges foncées, avec zones sombres et noires (T moyenne de tout mon toit) : 59° (T moy du toit par brise normale : 48°)

Moyenne du versant le plus chaud SSE (tuiles rouges, foncées, avec pas mal de tâches noires) : 64°

Tuile rouge sombre presque complètement noire (à cause d'un genre de champignons de tuile, très secs) sur le versant de toiture exposé SSE (c'est la tuile la plus chaude de mon toit) : 72°

Tuiles romanes de couleurs décoratives (rose, beige clair à marron foncé) : 59°

Tuiles bien rouges courantes versant pente NNW : 53°

A noter que le toit même par vent calme vers midi solaire, reste toujours plus ventilé que la classe 4 et que la classe 2 , c'est uniquement pour cette raison qu'il n'est pas plus chaud que le sol naturel bien sec (en temps réel on voit que le moindre courant d'air fait baisser fortement la T de surface en arrachant plus facilement de la chaleur aux tuiles, que sur le sol massif qui lui stocke plus et qui est bien plus rugueux avec les herbes carbonisées qui coupent bien la ventilation dans la couche limite près de la terre sèche visible exposée au soleil, qui peut donc monter fortement en température).

Autres précisions importantes pour la T de surface, mon toit n'a pas d'isolant directement contre les tuiles, il y a de l'air derrière, c'est le fond des combles qui est isolé avec de la laine de roche. La partie des tuiles de la zone isolée est plus chaude en surface le jour et plus froide la nuit que les parties de toit qui débordent sur des zones extérieures non isolées (l'avancée NNE du toit qui va s'appuyer sur un muret posé sur une restanque, capte le rayonnement de la chaleur accumulée par la restanque et le béton du sol).

Le toit de tuile rouge la nuit ici par ciel clair et vent calme l'été, est un très bon producteur de froid, il refroidit extrêmement rapidement à la tombée de la nuit et il est plus froid que le sol de terre sèche nue sans herbe verte.

Les tuiles sont en terre, fines, elles ne peuvent contenir un gros stock de chaleur, elles refroidissent très rapidement, mais elles s'échauffent plus vite le matin au soleil d'autant plus qu'au contraire d'un sol naturel, elles ne peuvent garder un stock d'eau, et dès que le sol est assez humide ou vert, le toit est plus chaud le jour au soleil.

Enfin chaque toit pour de mêmes tuiles de même couleur une même pente, est un cas particulier, car la T de surface dépendra beaucoup de ce qu'il y a derrière ou contre les tuiles et des dégagements de ce toit (il y a bien plus ventilé que mon toit vu que la construction est situé une restanque plus bas et que je peux monter sur mon toit sans échelle en passant par la partie basse de la toiture située pratiquement au niveau du terrain supérieur où se trouve la station).

Après une journée de plein soleil avec des Tx à plus de 35° dans les différents abris, après 21h avec un vent assez calme, juste après le coucher du soleil, le toit de tuile affichait 14° (pour la partie principale sur l'habitation isolée, la partie de toit non isolée qui surplombe du béton et la restanque, 16 à 17°) , c'est une espèce d'herbe bien verte encore présente en août uniquement à cause de la pluie exceptionnelle de juin, (les autres années il n'y en a pas) survivant à la sécheresse avec des racines profondes qui est la plus froide, 12° (surface occupée négligeable, en comptant toutes les herbes vertes dispersées et très isolées sur le terrain, il ne devait pas y avoir plus de 10 m 2 sur des milliers de m2) le sol de terre sombre nue est à 17°, le sable blanc à 13°, le gravier à 20°, le calcaire à 22° et le béton au sol à 23°, le béton hors sol à 25°, le mur WNW en pierres calcaires assez aérées est à 23° (mur dégagé bien exposé au soleil), le mur protégé du soleil toute la journée et donc du ciel nocturne est à 27°. Paradoxalement pendant les jours de très fortes chaleurs, les murs qui ont été abrités du soleil toute la journée par des canisses, restent plus chauds la nuit, y compris au lever du jour. La couverture limite trop les pertes d'énergie par IR et à partir d'un certain niveau de T de l'air la journée (non déterminé), le mur à l'ombre reste plus chaud que les autres toute la nuit.

Le point fondamental à retenir, est donné par exemple dans la thèse de Pierre Carréga, Topoclimatologie et habitat, pour laquelle il a mesuré à échelle fine, par satellite, par avion et à pieds, des T de surface pour le 83 et le 06 :

La capacité à s'échauffer de ces surfaces est d'autant plus forte que leur chaleur spécifique, leur conductance (dépend du rapport entre conductivité et capacité calorifique) et leur teneur en eau sont faibles. Ces caractéristiques sont plus importantes pour la T de surface que l'albédo.

C'est pour cette raison par exemple, qu'un goudron pourtant noir, mais avec une forte chaleur spécifique et une bonne conductivité, s'échauffe moins en surface le jour au soleil (par rapport à un sol sec à végétation clairsemée assez sèche du SE l'été), car le goudron transmet et accumule la chaleur vers la profondeur ( mais il se refroidit moins la nuit, qu'un sol naturel, il restitue la chaleur la nuit).

Début septembre à Vence, au radiomètre portatif il a relevé 60° pour le près ras sec avec herbe clairsemée, contre 46° pour le goudron de la route, 46° aussi pour le gravier blanc sec, 40° pour le gazon sec, 44° pour le près épais sec, 46° pour le sol nu.

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Saint-Ambroise, Saguenay-Lac-St-Jean, QC, Canada

La capacité à s'échauffer de ces surfaces est d'autant plus forte que leur chaleur spécifique, leur conductance (dépend du rapport entre conductivité et capacité calorifique) et leur teneur en eau sont faibles. Ces caractéristiques sont plus importantes pour la T de surface que l'albédo.

Tout d'abord, merci pour toutes ces précisions.Ne penses-tu pas quand même que, si l'albédo n'est en effet pas le seul paramètre à prendre en compte pour évaluer l'échauffement des divers matériaux en plein soleil, il (l'albédo donc) est néanmoins le paramètre principal. Car si l'albédo vaut près de 1 (cas extrême), tu auras beau avoir n'importe quel type de matériau, celui-ci ne s'échauffera quasiment pas plus que la température de l'air. En revanche, un albédo faible (proche de 0) va automatiquement (sans présence d'eau) se réchauffer très fortement, quelque soit le type de matériau. Je veux dire que tous ces paramètres rentrent bien en compte (comme tu l'as expliqué), mais l'albédo doit être, à mon avis, le paramètre initial et déterminant. Tu vois ce que je veux dire ?

C'est pour cette raison par exemple, qu'un goudron pourtant noir, mais avec une forte chaleur spécifique et une bonne conductivité, s'échauffe moins en surface le jour au soleil (par rapport à un sol sec à végétation clairsemée assez sèche du SE l'été), car le goudron transmet et accumule la chaleur vers la profondeur ( mais il se refroidit moins la nuit, qu'un sol naturel, il restitue la chaleur la nuit).

Début septembre à Vence, au radiomètre portatif il a relevé 60° pour le près ras sec avec herbe clairsemée, contre 46° pour le goudron de la route, 46° aussi pour le gravier blanc sec, 40° pour le gazon sec, 44° pour le près épais sec, 46° pour le sol nu.

Là j'ai beaucoup de mal à croire ça ! Je n'ai personnellement jamais mesuré, il est vrai, le goudron surchauffé en plein soleil, mais il est certain, absolument certain que la température du goudron chauffé en plein soleil dépasse largement, très largement les 46 malheureux degrés Celsius que tu aurais mesurés (sans doute ce goudron est-il très clair ?)! (je me rappelle souvent de certains moments en région lyonnaise, lors d'un fort rayonnement solaire, et par des températures de l'air de l'ordre de 30°C environ, qu'il m'était absolument impossible de marcher pieds nus sur ledit goudron de la route! Donc une température de 60-70°C (à l'aise !) serait bien plus probable... non ?Et ce que je voulais dire, s'agissant du site de Carpentras, c'est que lors des après midi fortement ensoleillés d'une mi-mai (par exemple), lorsque l'herbe est encore bien verte (ça doit arriver qd même je pense), le béton (même s'il ne s'échauffe pas autant que le goudron, comme tu viens de nous le montrer) doit certainement être à une température bien plus élevée (peut-être 50°C environ comme en témoignent tes mesures) que celle de l'herbe verte (à peine 30°C probablement). D'où l'influence (légère et sans doute assez rare, mais tout de même bien présente dans certaines conditions de vent) de ce béton sur certaines Tx...
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Besse sur Issole (83 - Alt 275 m à 26 km de la mer)

Pour l'albédo moins important que les caractéristiques citées, ce n'est pas moi seul qui le dit, c'est écrit par Pierre Carrega. Elles sont si importantes qu'elles sont soulignées dans sa thèse.

Dans la nature dans le SE avec les saletés, les poussières, je ne vois pas comment la nature peu donner un albédo plus fort que la neige, la glace la plus pure et qu'un sable très blanc, sauf dans des tests , à mesurer juste après une couche de peinture du meilleur réfléchissant ou en posant du papier alu , une couverture de survie, un miroir, neufs au sol.

Donc pour rester dans le monde réel des terrains du SE l'été, on sait bien qu'il suffit d'ajouter de l''eau dans un sol relativement sombre, (albédo relativement faible du gazon vert sombre bien arrosé chaque soir ou matin par ex) pour le rendre plus froid l'AM qu'un sol naturel très blanc complétement sec, même si c'est certain que pour une même teneur d'eau pour les 2 sols, le sol blanc sera plus frais (si l'albédo avait l'avantage sur le terrain dans le SE l'été, le sol blanc sec resterait moins chaud que le gazon sombre humide). L'eau ce n'est qu'un des paramètres importants dans ce cas, avec les chaleurs spécifiques, les conductivités et autres, on a tout un panel de couleurs trompeuses (comme les roches sombres vers Fréjus qui ne sont pas aussi chaudes qu'on l'imagine juste avec leur couleur)

Pour la mesure du goudron à 46° et les autres mesures à la fin de mon message, idem ce ne sont pas les miennes, elles sortent de son bouquin. Ces mesures ont été réalisées un début septembre (du 3 au 6 ). Ce ne sont pas les valeurs absolues prises à des moments bien différents dans des lieux bien différents dans des conditions différentes, qui nous permettent de voir les écarts entre les différentes surfaces. Les valeurs des surfaces sont à comparer avec celles des surfaces à peu près au même endroit avec un rayonnement solaire assez proche , avec la T de l'air, le vent, l'humidité du sol et de l'air dans ce secteur à ces moments-là (comme on ne compare pas des abris météo à x km dans telle autre région, avec les valeurs prises un mois sur l'un et celles dans un autre mois pour l'autre, afin de savoir si un abri est plus chaud qu'un autre)

46° en septembre pour une route au goudron normal à Vence, ça me paraît plus normal que la valeur qu'il a relevé un 24 juillet vers midi : 42° pour les pistes de l'aéro de Nice. Mais bon elles sont au bord de l'eau et la brise s'y lève tellement tôt, qu'en fait ce n'est pas si étonnant que ça.

On ne le répètera jamais assez, la ventilation d'un site de mesure pour une T sous abri et encore plus pour une T de surface, est fondamentale pour le niveau des T (il suffit de voir la différence entre le sol de la classe 4 et de la classe 2 et il y a pire comme diff de T de surface à cause du vent, là ce n'était qu'une brise).

Ici le goudron est plutôt gris, le plus proche au soleil est à plus de 500 m de la station. Pour les jours de très forte chaleur, il est moins chaud que le béton sombre hors sol, mais bon ici c'est la cambrousse, il est de très mauvaise qualité et n'est pas représentatif du goudron moyen des routes normales, des parking ou de celui proche des stations dans les aéro ( les avions se cracheraient sur ce goudron trop "gravillonnaire").

C'est certain qu'il y a des endroits plus abrités, avec des types de goudron dégoulinant, de mauvaise qualité, probablement bien plus chauds début juillet qu'à Vence début septembre (qui n'est déjà pas souvent très chaud en plein été, c'est un coin rapidement ventilé par la brise de mer), mais dans ce cas, pour que les surfaces aient reçue à peu près la même quantité de pluie les jours/mois précédents, il faut le comparer au terrain naturel sec à herbe clairsemée aussi peu ventilé, assez près de la route bouillante concernée, à ces moments-là, avec des paramètres météo assez proches.

C'est certain que plus globalement par satellite en plein jour l'été, un immense terrain dégagé avec le goudron du circuit du Castellet, c'est plus chaud que les arbres et la végétation ou le calcaire blanc autour; les pistes de l'aéro de Nice sont même plus chaudes que les vieux quartier de Nice vu que les ombres alternativement portées dans les ruelles, compensent la T plus importante de toits abrités les plus surchauffés.

Pour Carpentras, je ne comprends pas trop le problème, j'ai bien précisé que lorsque le sol était assez verdâtre (même sec pour être plus précis comme le montrent les mesures du gazon sec de PC) et/ou humide, le goudron ou le béton sont plus chauds. Donc de l'herbe verte assez serrée que ce soit le 15 mai ou le 15 juillet, c'est moins chaud que le goudron/béton, hors cas particuliers.

De l'herbe verte à Carpentras, c'est signe que le sol a encore une dose d'humidité et de l'herbe sèche jaune ne prouve pas que le sol est assez sec pour que le goudron/béton devienne plus chaud que le sol de terre herbeux jaune, car on le sait l'albédo n'est pas le paramètre le plus important (Il suffit qu'il pleuve assez sur un sol sec grillé par l'été pour qu'il devienne plus frais un certain nombre de jours qui dépendra de l'ETP des jours suivants et des éventuels apports d'eau naturels ou non)

Oui Dominique, j'ai réglé l'émissivité du thermo en fonction des surfaces.

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Christian, je suis bien d'accord avec tout ça, mais l'objet de mon intervention était au départ beaucoup plus ciblé : je voulais simplement dire qu'à propos du site de la station de Carpentras, après observation des photos que tu avais postées, il paraît évident que la présence (mine de rien assez imposante) des dalles de béton provoque certains jours un réchauffement "artificiel" du site et donc fait augmenter, dans certains cas, quelques Tx. Et cela sans tenir compte, en plus, de la "cuvette" formée par la présence relativement proche des arbres autour.

C'est tout. default_smile.png/emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

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