Mesures de durée d’ensoleillement avec un enregistrement non continu

[mm91]

Bonjour,

Avec des enregistrements ponctuels (par exemple une mesure toutes les minutes, une mesure toutes les trente minutes, etc…) il n’est pas possible de faire une vraie mesure de durée.

La plupart des stations et des logiciels météo considèrent la durée égale au pas de mesure.

Par exemple, pour un pas de 5 minutes, si au moment de la mesure on mesure du soleil, le logiciel comptabilisera 5 minutes de soleil.

Bien entendu plus le pas sera long plus la mesure de durée ainsi faite sera surestimée.

Dans le logiciel Wswin32 il y a la possibilité de paramétrer une durée inférieure au pas.

(mais jamais supérieure, bien sûr : il ne peut pas faire six minutes de soleil pendant cinq minutes !)

Ce choix de paramétrage ne peux se faire, à mon avis, que statistiquement : sur un très grand nombre de mesures (un mois, une année ?) quelle est la meilleure probabilité de durée réelle pour un pas de mesure donné ?

Par exemple, ici, mon pas de mesure est de cinq minutes, si je comptabilise, pendant ce pas, cinq minutes de soleil, je trouve, en général, des durées d’ensoleillement supérieures à la réalité puisque pendant ces cinq minutes il peut faire soleil moins de cinq minutes, mais jamais plus !

Quelle durée dois-je paramétrer (possible avec Wswin32 : de minutes en minutes) pour me rapprocher, statistiquement (c’est à dire en moyenne), le plus possible de la réalité ?

Par exemple ici j’ai observé (étude sérieuse sur plusieurs années), en comptabilisant cinq minutes dans un pas de cinq minutes, que les mesures de durée d’ensoleillement étaient nettement surestimées en été (+ 30 à 50% d’avril à septembre), mais plus proches de la réalité en hiver (-10, +10% d’octobre à mars).

J’ai trouvé cette explication : les alternances rapides soleil / nuages sont plus fréquentes en été qu’en hiver. En moyenne, en hiver, en régime de beau temps, il fait soleil toute une journée, alors qu’en été les temps instables et les régimes de cumulus sont beaucoup plus fréquents.

La probabilité de surestimation de durée est donc plus grande en été qu’en hiver.

Certains d’entre-vous ont-ils fait des observations, des mesures, des études sur ce sujet précis ?

PS :

On considère ici que la mesure de la valeur de l’ensoleillement est juste (c’est un autre sujet).

Merci de ne répondre que sur cette question précise: comment mesurer (le mieux possible) une durée d’ensoleillement avec un enregistrement non continu ?

Pour toutes autres questions ou remarques sur la mesure de l’ensoleillement merci d’ouvrir un autre sujet (ou de faire une recherche sur les sujets déjà traités dans ce forum).

[jackT]

Bonjour mm91,

La mesure ponctuelle que tu fais toutes les 5 minutes va effectivement "capturer" la condition d'ensoleillement qu'il fait au moment de la capture, et appliquer cette valeur à toute la période de 5 minutes.

Mais par temps changeant, l'instant de capture peut aussi être durant une absence de soleil, alors que celui ci brillait juste avant.

Je pense donc que statistiquement les périodes de 5 minutes comptabilisées "faussement" comme étant ensoleillées devraient être compensées par des périodes comptabilisées faussement également comme non ensoleillées.

Un exemples fictif:

- une journée avec passages nuageux , avec statistiquement et aléatoirement sur la journée un quart de période ensoleillée et trois quarts de périodes couvertes. Avec cette situation et à la fin de la journées , il devrait y avoir environ (avec une erreur statistique due au nombre d"échantillonnages) 3 fois plus de captures sans ensoleillement que que captures avec ensoleillement.

Je ne vois aucune raison statistique qui pourrait expliquer que la capture de donnée se fasse préférentiellement durant un instant de soleil.

Par exemple ici j’ai observé (étude sérieuse sur plusieurs années), en comptabilisant cinq minutes dans un pas de cinq minutes, que les mesures de durée d’ensoleillement étaient nettement surestimées en été (+ 30 à 50% d’avril à septembre), mais plus proches de la réalité en hiver (-10, +10% d’octobre à mars) J’ai trouvé cette explication : les alternances rapides soleil / nuages sont plus fréquentes en été qu’en hiver. En moyenne, en hiver, en régime de beau temps, il fait soleil toute une journée, alors qu’en été les temps instables et les régimes de cumulus sont beaucoup plus fréquents.

J'ai peut-être une autre explication, à vérifier bien sûr : une sonde de température modifiée, telle que tu utilises pour tes mesures, peut avoir une certaine inertie face à des alternances rapides soleil/nuages, particuièrement durant un passage soleil -> nuages et que cette inertie peut engendrer cette différence : si durant un passage nuageux assez court, la température de la sonde n'a pas le temps de descendre au dessous du seuil programmé dans Wswin, la valeur mesurée sera considérée comme ensoleillée.

[mm91]

Bonjour mm91,...................................

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Bonjour jackTJ’avais déjà bien réfléchi à ces deux explications :

1/ l’échantillonnage moyenne la mesure ?

Ceci est vrai (c’est la base de la statistique) dans le cas général d’une mesure d’amplitude.

Par exemple en mesurant la vitesse du vent seulement toutes les 5 minutes, la valeur moyenne de cette vitesse sur une journée, un mois… est juste.

(si on mesure 20 Km/h, on ne dit pas que le vent a été de 20 Km/h pendant cinq minutes)

Par contre, ici, avec cette mesure de durée, je pense que ce n’est pas applicable.

Je comprends bien que statistiquement (sur un temps assez long) il a autant de cas où je mesure du soleil alors qu’il n’y en a pas que l’inverse. Mais ces deux cas ne sont pas moyennés : quand je mesure du soleil, je compte cinq minutes, mais quand je ne mesure pas de soleil je n’enlève pas 5 minutes à la mesure totale. Il n’y a donc pas moyennage.

D’ailleurs, on comprend bien que pendant les cinq minutes où j’ai comptabilisé du soleil il n’a pu y avoir que des absence de soleil (et non du soleil supplémentaire !) donc la mesure totale ne peut être qu’excédentaire par rapport à la réalité.

D’ou l’excédent effectivement mesuré dans le cas de nombreuses alternances soleil-ombre (en été principalement)

2/ l’inertie de ma mesure ?

j’avais tenu compte de ceci dans la construction de mon capteur en faisant une boîte noire suffisamment petite pour avoir une faible inertie. Il me semble que j’observe d’ailleurs, lors des passages ombre-soleil-ombre, des variations très rapides de la température (de l’ordre de la minute) par rapport à ma période de mesure (cinq minutes).

Pour que ton explication s’applique il faudrait également, comme tu le dis bien, une dissymétrie dans l’inertie (une inertie plus grande dans le sens soleil-ombre que dans le sens ombre-soleil), sinon l’inertie ne ferait que moyenner la mesure (donc n’interviendrait pas sur la mesure totale)

Je ne pense pas que ce soit le cas, mais je vais tout de même essayer faire des mesures plus précise de cette inertie.

Ma station affiche (sans enregistrer) toutes les 8 secondes, je vais donc faire des relevés manuels (fastidieux !) lors d’alternances ombre-soleil-ombre.

Je peux aussi faire quelques enregistrements avec un pas de une minute.

La discussion reste bien entendu ouverte.

[jackT]

D’ailleurs, on comprend bien que pendant les cinq minutes où j’ai comptabilisé du soleil il n’a pu y avoir que des absence de soleil (et non du soleil supplémentaire !) donc la mesure totale ne peut être qu’excédentaire par rapport à la réalité.

Prenons une période de 5 minutes avec la moitié de la période ensoleillée (2.5 minutes d'ensoleillement) :Si la capture des données se fait alors qu'il y a ensoleillement, l'ensoleillement calculé sera de 5 minute alors que l'ensoleillement réel a été de 2.5 minutes. Dans ce cas, il y a 2.5 minutes d'ensoleillement compté en trop par rapport à l'ensoleillement réel.

Si la capture des données se fait alors que le soleil est masqué, l'ensoleillement calculé sera de 0 minute alors que l'ensoleillement réel a été de 2.5 minutes. Dans ce cas, il y a un déficit de 2.5 minutes d'ensoleillement par rapport à l'ensoleillement réel.

Sur une période de 10 minutes couverte par les 2 captures citées ci-dessus, on aura un ensoleillement réel de 5 minutes, et on aura un ensoleillement calculé de 5 minutes aussi : le déficit de la deuxième capture compense l'excédent de la première.

[Chriss]

Ma station affiche (sans enregistrer) toutes les 8 secondes, je vais donc faire des relevés manuels (fastidieux !) lors d'alternances ombre-soleil-ombre.

La discussion reste bien entendu ouverte.

Bonjour Michel,est-tu sûr que la mesure de température intérieur via la sonde interne de la console (que tu utilises comme pyranomètre) est "actualisée" toutes les 8s ?

Il me semble que pour nos stations, ce temps est bien plus long.

[mm91]

Bonjour Michel,

est-tu sûr que la mesure de température intérieur via la sonde interne de la console (que tu utilises comme pyranomètre) est "actualisée" toutes les 8s ?

Il me semble que pour nos stations, ce temps est bien plus long.

Oui, lorsque cette température varie (passage ombre - soleil et inversement), je vois bien l'affichage varier toutes les huit secondes (en liaison filaire).

[mm91]

Prenons une période de 5 minutes avec la moitié de la période ensoleillée (2.5 minutes d'ensoleillement) :

Si la capture des données se fait alors qu'il y a ensoleillement, l'ensoleillement calculé sera de 5 minute alors que l'ensoleillement réel a été de 2.5 minutes. Dans ce cas, il y a 2.5 minutes d'ensoleillement compté en trop par rapport à l'ensoleillement réel.

Si la capture des données se fait alors que le soleil est masqué, l'ensoleillement calculé sera de 0 minute alors que l'ensoleillement réel a été de 2.5 minutes. Dans ce cas, il y a un déficit de 2.5 minutes d'ensoleillement par rapport à l'ensoleillement réel.

Sur une période de 10 minutes couverte par les 2 captures citées ci-dessus, on aura un ensoleillement réel de 5 minutes, et on aura un ensoleillement calculé de 5 minutes aussi : le déficit de la deuxième capture compense l'excédent de la première.

Dans ton exemple (avec deux périodes identiques) c’est comme si tu considérai que statistiquement (sur une longue période, une journée par exemple) il y a autant de soleil que d’ombre, dans ce cas ton raisonnement est juste, mais ce n’est pas forcément le cas.S’il y a plus de périodes de soleil que de périodes d’ombre, la probabilité que la mesure tombe sur du soleil est plus grande, dans ce cas on mesure 5 minutes chaque fois alors qu’on mesurera moins souvent 0 minutes et la moyenne ne sera pas valable.

Un autre argument ayant tendance à prouver (*) qu’en comptabilisant une durée égale au pas on fait une erreur (non compensée par la statistique), c’est que, justement, Wswin32 est prévu pour paramétrer une durée inférieure au pas.

Sinon, à quoi servirait ce réglage ?

(*) ce n’est bien sûr pas une preuve absolue, mais ça va bien dans le sens de mon explication !

[jackT]

S’il y a plus de périodes de soleil que de périodes d’ombre, la probabilité que la mesure tombe sur du soleil est plus grande, dans ce cas on mesure 5 minutes chaque fois alors qu’on mesurera moins souvent 0 minutes et la moyenne ne sera pas valable.

Ok... Continuons avec deux autres exemples fictifs :Exemple 1 : 1/6 d'ensoleillement et 5/6 de couverture nuageuse répartis aléatoirement sur une période d'une heure : statistiquement parlant, durant cette heure, les 12 échantillonnages effectués devraient suivre la même proportion 1/6 5/6 : ta sonde devrait mesurer 2 fois une valeur ensoleillée et 10 fois une valeur non ensoleillée. Durant cette heure : ensoleillement réel = 10 minutes, ensoleillement mesuré : (2 X 5min) + (10 x 0 min) = 10 minutes.

Exemple 2 : 5/6 d'ensoleillement et 1/6 de couverture nuageuse répartis aléatoirement sur une période d'une heure : statistiquement parlant, durant cette heure, ta sonde devrait mesurer 10 fois une valeur ensoleillée et 2 fois une valeur non ensoleillée. Durant cette heure : ensoleillement réel = 50 minutes, ensoleillement mesuré : (10 X 5min) + (2 x 0 min) = 50 minutes.

J'ai pris volontairement ces chiffres pour arriver à des résultats ronds, mais le principe reste statistiquement le même pour toute autre répartition.

Cordialement