Résultats de la comparaison de pluvio pour l'OMM

[ChristianP]

Les résultats ne concernent que la mesure de l'intensité des précipitations, en particulier celle sur 1 mn (qui n'est pas l'intensité instantanée des consoles Davis)

tableau1.png'>http://meteo.besse83.free.fr/essais%20davis/tableau1.png

tableau2.png'>http://meteo.besse83.free.fr/essais%20davis/tableau2.png

la colonne "Performance of 1 mn..." est l'appréciation des essais sur un terrain idéal, d'octobre 2007 à avril 2009.

Ici on trouvera les détails des résultats du Davis, du Précis Mécanique de MF et du meilleur pluvio de la comparaison, le Ott (Allemand).

http://meteo.besse83.free.fr/essais%20davis/

[sylver19]

Merci christian , si j'ai bien lu le meilleur pluvio serait le pluvio ott? le davis n'est pas terrible

[Christophe30]

C'est aussi ce que je pense comprendre à lire l'étude de Christian.

D'ailleurs, pourrais-tu détailler un peu plus les tableaux, parce que je t'avouerais que j'ai un peu de mal à suivre là. C'est une comparaison de toute manière très intéressante, il est important à mes yeux de démontrer la fiabilité de certains pluviomètres étant soit-disant des références, j'ai toujours eu l'impression que le Pierron a des petites sousestimations.

[jackT]

...il est important à mes yeux de démontrer la fiabilité de certains pluviomètres étant soit-disant des références, j'ai toujours eu l'impression que le Pierron a des petites sousestimations.

Les données montrées concernent la mesure de l'intensité des précipitations (=débit de pluie instantané) de pluvios automatiques...Pas de SPIEA, ni Pierron ici...Les performances du OTT sont effectivement impressionnantes, et ceci certainement grâce à sa technologie différente de celle des pluvios à augets basculants : mesure du poids de la pluie récoltée toutes les 6 secondes. Cette technologie permet visiblement d'éviter la sous-estimation observée généralement avec des augets basculants sous des hauts débits de pluie.

ChristianP, sais tu si quelqu'un a développé une formule ou algorithme de correction en fonction de l'intensité pour le pluvio Davis ?

[sylver19]

C'est aussi ce que je pense comprendre à lire l'étude de Christian.

D'ailleurs, pourrais-tu détailler un peu plus les tableaux, parce que je t'avouerais que j'ai un peu de mal à suivre là. C'est une comparaison de toute manière très intéressante, il est important à mes yeux de démontrer la fiabilité de certains pluviomètres étant soit-disant des références, j'ai toujours eu l'impression que le Pierron a des petites sousestimations.

C'est juste des pluvios automatiques

[ChristianP]

Les paramètres de l'équation du Davis sont donnés dans un des tableaux diffusés, voir ici :

http://meteo.besse83...avis/davis7.png

En plus visuel ici :

http://meteo.besse83...visequation.png

Dans l'autre sens, l'équation devient :

Intensité de référence ("réelle" non parfaitement connue) = e^((ln IntensitéDavis/1.16)/0.92)

Attention uniquement avec des augets réglés à 4.28 g (et non à 4.1 g, 4.2 g ou autres, qui sont des corrections "pifométriques")

Pour le Précis Mécanique :

http://meteo.besse83.../pmequation.png

[jackT]

Les paramètres de l'équation du Davis sont donnés dans un des tableaux diffusés, voir ici :

http://meteo.besse83...avis/davis7.png

En plus visuel ici :

http://meteo.besse83...visequation.png

Dans l'autre sens, l'équation devient :

Intensité de référence ("réelle" non parfaitement connue) = e^((ln IntensitéDavis/1.16)/0.92)

Attention uniquement avec des augets réglés à 4.28 g (et non à 4.1 g, 4.2 g ou autres, qui sont des corrections "pifométriques")

Pour le Précis Mécanique :

http://meteo.besse83.../pmequation.png

Merci Christian /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

[mm91]

Dans la formule que fourni ChristianP pour le Davis :

Y = 1.16 X puissance 0.92

Y est le débit réel

X est le débit de référence

Mais comment fait-on la correction de hauteur d’eau avec cette équation ?

Il serait plus intéressant d’avoir le coefficient à appliquer à la hauteur mesurée en fonction du débit.

Il y a quelque chose qui m’échappe.

[jackT]

Dans la formule que fourni ChristianP pour le Davis :

Y = 1.16 X puissance 0.92

Y est le débit réel

X est le débit de référence

Mais comment fait-on la correction de hauteur d’eau avec cette équation ?

Il serait plus intéressant d’avoir le coefficient à appliquer à la hauteur mesurée en fonction du débit.

Il y a quelque chose qui m’échappe.

L'erreur du mécanisme à augets basculants décrite dans ces documents est dépendante de la vitesse des basculement d'auget, et donc du débit "instantané" de la pluie (cette formule a été développée pour une mesure du débit sur 1 minute) .C'est difficile de ramener cette correction sur une hauteur d'eau (à part si c'est une hauteur mesurée sur 1 minutes...), car sur des temps plus long des valeurs différentes de débit (et donc des corrections différentes) peuvent avoir contribué à la hauteur d'eau finalement mesurée...

[mm91]

L'erreur du mécanisme à augets basculants décrite dans ces documents est dépendante de la vitesse des basculement d'auget, et donc du débit "instantané" de la pluie (cette formule a été développée pour une mesure du débit sur 1 minute) .

C'est difficile de ramener cette correction sur une hauteur d'eau (à part si c'est une hauteur mesurée sur 1 minutes...), car sur des temps plus long des valeurs différentes de débit (et donc des corrections différentes) peuvent avoir contribué à la hauteur d'eau finalement mesurée...

J'imaginai (sans doute à tort) que les personnes qui avaient fait ces mesures mesuraient une hauteur et un temps, donc qu'ils pouvaient connaître la correction de la hauteur en fonction du débit.- de telles courbes existent-t-elles ?

- sinon, à nous de faire cette mesure ! (voir nos échanges de mails en cours)

[jackT]

J'imaginai (sans doute à tort) que les personnes qui avaient fait ces mesures mesuraient une hauteur et un temps, donc qu'ils pouvaient connaître la correction de la hauteur en fonction du débit.

Oui, ils ont mesuré une hauteur (en fait un nombre de basculements X 0,2 mm) sur une période d'une minute, avec de l'eau coulant à débit constant et connu dans le pluvio, et en ont calculé un débit:

débit = nb basculement durant 1 minute * 0,2 * 60 en mm/h

[mm91]

Oui, ils ont mesuré une hauteur (en fait un nombre de basculements X 0,2 mm) sur une période d'une minute, avec de l'eau coulant à débit constant et connu dans le pluvio, et en ont calculé un débit:

débit = nb basculement durant 1 minute * 0,2 * 60 en mm/h

Sur la courbe: http://meteo.besse83.free.fr/essais%20davis/davisequation.png X et Y sont en mm/h

donc en X un débit réel (une bouteille avec un petit trou: un volume / un temps): Vref/t

en Y le débit mesuré (nb basculement*volume d'un auget(un volume) / le même temps): Vmesur/t

Donc la courbe donne directement le rapport V1/V2 où (avec la même surface): h1/h2

Donc la courbe donne bien directement la correction de hauteur pour différents débits.

(à moins que je fatigue un peu ?)

[mm91]

application:

pour un débit de 20 mm/h:

hauteur réelle 20 mm, hauteur mesurée 18.25 mm

pour un débit de 160 mm/h:

hauteur réelle 160 mm , haureur mesurée 123.66 mm

sauf erreur.

[jackT]

Sur la courbe: http://meteo.besse83.free.fr/essais%20davis/davisequation.png

X et Y sont en mm/h

donc en X un débit réel (une bouteille avec un petit trou: un volume / un temps): Vref/t

en Y le débit mesuré (nb basculement*volume d'un auget(un volume) / le même temps): Vmesur/t

Donc la courbe donne directement le rapport V1/V2 où (avec la même surface): h1/h2

Donc la courbe donne bien directement la correction de hauteur pour différents débits.

(à moins que je fatigue un peu ?)

On ne va peut-être pas réinventer la physique...Un débit est un volume par unité de temps. Dans le cas précis qui nous occupe, le débit (imposé et connu) a été mesuré sur 1 minute, et c'est donc la hauteur de pluie (déterminées d'après le volume de pluie récoltée par les augets) mesuré pendant 1 minute, pas plus court, pas plus long.... et exprimé en mm/h

Donc avec un pluvio VP2, et un pas de mesure de 1 minute, la hauteur de pluie de chaque minute pourrait individuellement être corrigée avec cette formule.

Par contre, il n'est pas question de vouloir essayer de corriger la hauteur de pluie mesurée pendant 5 minutes, 1 heure ou un jour avec cette formule.

[mm91]

On ne va peut-être pas réinventer la physique...

Un débit est un volume par unité de temps.

Il ne me semble pas avoir dit autre chose ? (j'ai écrit: débit = V/t, pourquoi me le répéter ?)

Dans le cas précis qui nous occupe, le débit (imposé et connu) a été mesuré sur 1 minute, et c'est donc la hauteur de pluie (déterminées d'après le volume de pluie récoltée par les augets) mesuré pendant 1 minute, pas plus court, pas plus long.... et exprimé en mm/h

Donc avec un pluvio VP2, et un pas de mesure de 1 minute, la hauteur de pluie de chaque minute pourrait individuellement être corrigée avec cette formule.

Alors pour faire différents débits (ceux qui sont sur les axes du graphique) si le temps est fixé à une minute, on fait varier le volume, non ? (vive la physique !)par exemple:

pour 100mm/h (=1.67 mm/mn) on a fait couler un volume de (1.67mm*surface) pendant une minute.

Par contre, il n'est pas question de vouloir essayer de corriger la hauteur de pluie mesurée pendant 5 minutes, 1 heure ou un jour avec cette formule.

Je ne vois pas ce que ça change à ce que j'ai dit. Pour faire cette courbe on a bien fait varier le volume (donc la hauteur) pour différents débit ?donc pour chaque hauteur de référence on a la hauteur mesuré pour différents débits (même si ces débit sont toujours mesurés pendant une minute)

Le pluvio se moque un peu de la minute (il n'est pas très sensible au temps qui passe), pour lui c'est le débit qu l'intéresse.

(merci de m'indiquer précisément mes phrases que tu contestes, répéter les mêmes choses n'avance à rien)

Au fait, on parle bien du même graphique: http://meteo.besse83.free.fr/essais%20davis/davisequation.png ?

[jackT]

On va y arriver... du moins j'espère...

Au fait, on parle bien du même graphique

Oui on parle du même graphique

Alors pour faire différents débits (ceux qui sont sur les axes du graphique) si le temps est fixé à une minute, on fait varier le volume, non ? (vive la physique !)

par exemple:

pour 100mm/h (=1.67 mm/mn) on a fait couler un volume de (1.67mm*surface) pendant une minute.

Oui c'est cela. L'axe des X indique le débit soumis au pluvio (en équivalant mm de pluie, et l'axe des Y indique le débit mesuré par le pluvio durant une minute

Je ne vois pas ce que ça change à ce que j'ai dit. Pour faire cette courbe on a bien fait varier le volume (donc la hauteur) pour différents débit ?

donc pour chaque hauteur de référence on a la hauteur mesuré pour différents débits (même si ces débit sont toujours mesurés pendant une minute)

Le pluvio se moque un peu de la minute (il n'est pas très sensible au temps qui passe), pour lui c'est le débit qu l'intéresse.

Dans les conditions de l'établissement de ces graphiques, on cherche à imposer un débit constant et à mesurer le débit mesuré par le pluvio. Dans ces conditions expérimentales, comme le débit est constant, je suis d'accord que le fait de mesurer avec le pluvio le débit pendant une minute ou 10 minutes ne change rien : le résultat sera le même; car la fréquence de basculement est constant pour un débit constant donné. La période d'une minute correspond simplement au pas de mesure le plus court de la VP2. ce pas le plus court a une importance en conditions opérationnelles (voir ci-dessous).

Ces conditions expérimentales idéalisées (débit constant) ont pour but de caractériser une dérive du mécanisme à auget qui varie avec la fréquence de basculement des augets et à en déduire une formule de correction.

Une fois cette formule de correction établie (formule qui concerne une correction entre un débit imposée un débit mesuré), le but est de pouvoir si possible appliquer cette formule de correction sur les mesures effectuées par le pluvio à auget. Autrement dit, chaque fréquence de basculement d'auget différente nécessite une correction différente.

En situation opérationnelle, un pluvio n'est jamais soumis à un débit constant. Donc pour pouvoir au mieux appliquer la formule de correction, on chercha à mesurer un débit instantané pour une période de temps la plus courte possible pour pouvoir appliquer correctement la correction et suivre le mieux possible la variation des débits de pluie en fonction du temps et donc les variations de fréquence de basculement des augets.

Pour la VP2, le pas minimum de capture est de 1 minute. C'est donc sur cette période que l'on pourra déterminer le meilleur débit "instantané" possible et y appliquer la formule de correction.

Que se passe t'il si (en situation opérationnelle toujours) le pas de mesure d'un pluvio est de 5 minutes au lieu de 1 minute ?

Prenons un exemple avec une brève averse orageuse de 2 mm durant une minute, suivi de 4 minutes sans pluie.

• cas 1 :avec un pas de mesure de 1 minute, le pluvio va mesurer durant la première minute un débit "instantané" de 2mm/min soit 120 mm/h, puis plus rien durant les 4 minutes suivantes
• cas 2 :avec un pas de mesure de 5 minutes, le pluvio va mesurer un débit moyen de 0,4 mm/min soit 24 mm/h

Alors que dans les 2 cas, la quantité de pluie reçue en 5 minutes est de 2 mm, les débits déduits ne sont pas les mêmes et la correction d'après la formule ne sera pas la même. Dans cet exemple, avec un pas de 5 minutes, on n'arrivera pas à "savoir" que les augets on basculé rapidement pendant un temps court et que cette "haute" fréquence de basculement nécessite une correction plus grande.D'où ma remarque : "Par contre, il n'est pas question de vouloir essayer de corriger la hauteur de pluie mesurée pendant 5 minutes, 1 heure ou un jour avec cette formule."

[mm91]

OK, j’ai bien compris pourquoi on faisait la mesure de débit sur 1 mn : c’est à cause de la console qu’on met après le pluvio et qui compte les basculements sur une minute (minimum)

Maintenant on oubli la console.

On a :

- une bascule à auget dont on connaît les volumes de basculement.

- un récipient dans lequel on peut mettre différents volumes d’eau et que l’on fait couler dans le pluvio toujours en une minute.

Pour tracer la courbe en question il a bien fallu faire varier X pour relever Y (qui sont des débits)

Donc :

Premier point de mesure X = 20mm/h réel :

on calcul la quantité d’eau à mettre dans le récipient et on règle le robinet pour qu’en s’écoulant en une minute cela corresponde à 20 mm/h.

Pendant la minute que dure l’écoulement on compte les basculements d’auget.

Connaissant le volume d’un auget on obtient le volume mesuré pendant une minute (un débit)

Soit Y = 18.5 mm/h

Deuxième point idem, par exemple :

X = 40 mm/h, on trouve Y = 34.54 mm/h

Jusqu’à :

X = 200 mm/h, on trouve Y = 151.84 mm/h

(ensuite par un méthode quelconque on en déduit l’équation : Y = 1.16Xpuissance 0.92)

Pour chaque point de mesure on connaît donc :

Le débit mesuré (Y) correspondant au débit réel (X)

L’ensemble de la courbe donne bien :

Les différents débits mesurés pour les différents débits réels.

Mais comme chaque point a été fait durant le même temps (une minute), on connaît pour chaque point (donc pour chaque débit) la hauteur mesuré correspondant à la hauteur réelle.

Par exemple sur ce graphique :

1/

Pour un débit de 40 mm/h (0.66 mm/mn)

on a mis dans le pluvio une hauteur d’eau de 0.66 mm

et on a mesuré avec les godets un débit de 34.54 mm/h (0.59 mm/mn) donc une hauteur d’eau de 0.59 mm

2/

Pour un débit de 200 mm/h (3.33 mm/mn)

on a mis dans le pluvio une hauteur d’eau de 3.33 mm

et on a mesuré avec les godets un débit de 151.84 mm/h (2.53 mm/mn) donc une hauteur d’eau de 2.53 mm

On a bien ainsi la courbe expérimentale de hauteur mesurée pour une hauteur réelle en fonction du débit

(oui? non? cochez svp)

(que cela ait été fait sur une minute ou 15 minutes n’intéresse que la console, pas le pluvio lui-même, et le graphique ne concerne que le pluvio)

En pratique, sur site, pour appliquer cette correction de hauteur en fonction du débit, il faut mesurer le débit (instantanné).

Le pluvio seul n'est pas capable de le faire. Seule la console peut compter des basculement dans un temps donné (une minute) et, à chaque pas de mesure de une minute, calculer un débit et donc une correction avec la fameuse équation .

Mais c'est bien une correction de hauteur qu'elle fait.

Il ne nous reste plus qu'à savoir si, avec les tags de Wswin32, on sait faire "Y = 1.16Xpuissance0.92" !

Ce qui est facilement faisable avec Excel.

[mm91]

.................................

Alors que dans les 2 cas, la quantité de pluie reçue en 5 minutes est de 2 mm, les débits déduits ne sont pas les mêmes et la correction d'après la formule ne sera pas la même. Dans cet exemple, avec un pas de 5 minutes, on n'arrivera pas à "savoir" que les augets on basculé rapidement pendant un temps court et que cette "haute" fréquence de basculement nécessite une correction plus grande.

D'où ma remarque : "Par contre, il n'est pas question de vouloir essayer de corriger la hauteur de pluie mesurée pendant 5 minutes, 1 heure ou un jour avec cette formule."

OK, si le pas de mesure de la Vantage est de 5 ou 10 minutes, on ne peut pas savoir le débit réel instantané.MAIS:

Ca vaut le coup d'appliquer la correction tout de même, ce ne sera peut-être pas la bonne correction, mais ce cera forcément mieux que pas de correction du tout.

Le débit mesuré sur 5 ou 10 minutes est le débit minimum: on est sûr qu'il n'est pas plus faible et qu'il n'a pu être que plus fort sur une minute.

[jackT]

OK, je comprends ce que tu veux dire.

Oui, on peut dire que cela revient à corriger la hauteur de pluie mesurée durant une minute en fonction du débit mesuré durant cette même minute.

Cette correction est je pense surtout valable pour des pluies à forts débit : en considérant une période d'une minute, le débit le plus bas que l'on pourra mesurer avec une VP2 sera 1 basculement par minute, soir 12 mm/h.

[mm91]

OK, je comprends ce que tu veux dire.

Oui, on peut dire que cela revient à corriger la hauteur de pluie mesurée durant une minute en fonction du débit mesuré durant cette même minute.

OUF !on est enfin d'accord.

Cette correction est je pense surtout valable pour des pluies à forts débit : en considérant une période d'une minute, le débit le plus bas que l'on pourra mesurer avec une VP2 sera 1 basculement par minute, soir 12 mm/h.

Cela est bien indiqué sur le graphique: http://meteo.besse83.free.fr/essais%20davis/davisequation.png :Les deux traits pointillés noirs indiquent la région de tolérance acceptéé. On voit bien que pour les débit inférieurs à environ 40 mm/h, la correction ne sert plus à grand chose puisque la courbe rentre dans cette région.

On observe également que le Davis est le plus mauvais (c'est celui qui a le plus besoin de correction)

Il appartient donc aux utilisateurs, en fonction de leur conditions climatiques locales, de décider si ça vaut le coup de corriger.

Ici mon reccord depuis 6 ans (mesuré sur 10 mn à l'époque) est de 7.1 mm soit 42.6 mm/h (moyen)

(mais mon pluvio La Crosse est certainement plus sensible au débit que le Davis)

Pour info (pas pour JackT !): le "R²" indiqué à côté de l'équation est le coéfficient de corrélation.

Sans entrer dans les détails mathématiques, plus ce coéfficient se rapproche de 1 plus cela signifie que l'équation se rapproche de la courbe expérimentale et donc que cette équation est fiable.

[ChristianP]

Quelques précisions utiles pour vos calculs.

L'intensité des pluvio à augets dans les essais et en général pour l'OMM, est calculée d'après la quantité totale tombée chaque minute ronde/fixe (dans les essais, il y a une surveillance de l' échantillonnage sur 10 s, pour tester la réponse des pluvio et pour vérifier qu'il n'y a pas de problèmes de synchro dans l'acquisition des différents pluvio)

Vu la résolution d'un pluvio à augets en 0.2 mm (12 mm/h/1 mn), pour l'analyse des données sur le terrain, ils n'ont retenu que les cas avec des intensités > à 12 mm/h pendant au moins 2 minutes consécutives.

Voici l'incertitude de la référence relative sur le terrain, http://meteo.besse83...erefenterre.png qui est donnée par les valeurs des 3 pluvio "enterrés" ( le 4ème pluvio prévu, le Meteoservis, a été rejeté, trop de dispersion de ses valeurs. Par la suite, ils ont descendu dans la fosse, un exemplaire du meilleur pluvio, le Ott)

On remarquera de bons écarts relatifs dans les basses intensités avec pourtant 3 des 4 meilleurs pluvio auto au monde, dans le sol, à l'abri du vent, au centre d'un site parfait, (même l'arrosage du site a été construit et optimisé pour maintenir un sol identique pendant tous les essais) dont les conditions météo ont été surveillées par 4 anémo young à 2 m du sol et aux 4 coins, un anémo sonique près des pluvio de référence, un capteur de rayonnement solaire, des détecteurs de pluie, la T/HR, en plus des données de la station synoptique dans un autre site tout proche.

La précision globale de la mesure de référence est de 4.3 mm/h ( sur le terrain). En relatif elle est meilleure que 5% pour les valeurs à plus de 90 mm/h et moins bonne que 5% en-dessous de 90 mm/h (en labo la mesure est bien plus précise, l'OMM cherche un moyen de mesurer l'intensité sur le terrain, à 5% près sur toute la gamme)

Ici on trouvera la photo de l'installation de référence et quelques dimensions utiles pour ceux qui auront le courage et le terrain pour réaliser la grille et l'installation d'un pluvio "enterré" :

http://meteo.besse83.../pluvioref1.jpg