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Prise en compte des modèles de prévision météorologiques dans la propagation acoustique à grande distance
Fig. 5 : Mât instrumenté de 32 m (photographie
WSMR / expérience OTAN RSG-11)
Profils analytiques
Si l’on ne possède qu’un nombre limité de données expé-
rimentales (fournies par une ou deux stations météo),
une méthode alternative consiste à estimer un profil théo-
rique en utilisant les lois de similitude de Monin-Obukov
(Table 1). Pour les basses couches et en cas de situation
météo bien établie, cette approche a déjà été employée
avec succès.
Tabl. 1 : Schématisation des profils de vent et température
Classification des conditions de propagation
La situation météorologique peut aussi être évaluée de
manière qualitative avant d’en déduire un effet quantitatif
approximatif sur la propagation acoustique.
La première étape consiste à estimer la classe météo (de
M0 à M4) à partir des couples (Ui, Ti) des conditions aéro-
dynamiques (Ui) et thermiques (Ti). Une approche de ce
type a été développée par Zouboff et a été reprise dans
plusieurs standardisations techniques, en particulier pour
les bruits routiers [6]. Une démarche équivalente est aussi
décrite dans la normalisation ISO 13471.
Cette approche est rapide et pragmatique, mais devrait
être en partie re-développée pour chaque nouvelle appli-
cation (en fonction de la nature des bruits, …).
Modèles de prévision atmosphérique
Les modèles numériques de prévision du temps simu-
lent le fonctionnement de l’atmosphère au travers des
équations de la mécanique des fluides et de la thermo-
dynamique. L’atmosphère est représentée par ses princi-
paux paramètres (pression, vent, température, humidité)
suivant un maillage constitué d’une grille horizontale et
d’un certain nombre de niveaux verticaux entre le sol et
60 km d’altitude.
Pour effectuer une prévision du temps, le modèle déter-
mine l’état présent de l’atmosphère en intégrant le maxi-
mum d’observations (stations météorologiques, bouées
dérivantes, satellites, radiosondages…). Puis il procède
au calcul de l’état prévu de l’atmosphère à différentes
échéances. Ces modèles ont suivi une rapide évolution
au cours de la dernière décennie. La méthode classi -
que est d’utiliser un emboîtement de modèles imbri -
qués. Par exemple, Météo-France utilise l’imbrication
suivante [7]:
- ARPEGE réalise des prévisions à échéance de 12 heures à
3 jours avec une résolution spatiale de 25 km (ce modèle
s’appuie lui-même sur le modèle IFS du centre européen
ECMWF),
- ALADIN couvre l’Europe de l‘Ouest pour des prévisions de
6 à 48 heures avec une grille horizontale de 10 km,
- AROME réalise des prévisions «régionales» en France
métropolitaine avec une résolution de 2 km et des échéan-
ces de 1 à 24 heures.
Pour nos applications, nous avons utilisé des données
fournies par Météo-France avec un modèle de la classe
ALADIN, lequel avait une résolution spatiale de 10 km et
fournissait des prévisions toutes les 3 heures (réactua-
lisées deux fois par jour). A titre d’illustration, la figure 6
représente le champ des températures à 2 m sur l’ensem-
ble du domaine «France», tandis que la figure 7 montre
un agrandissement du champ des vecteurs de vitesse
du vent à 10 m au-dessus de la Bretagne. Les champs
de température avec lesquels nous avons travaillé sont
fournis à différentes hauteurs : à 10 cm dans le sol, à la
surface, puis à 2, 20, 50, 100, 250, 500, 750, 1 000 et
1 500 m. L’ensemble est très riche en informations car
de nombreuses variables sont fournies (température,
vitesse du vent, humidité, pression, mais aussi préci -
pitation, enneigement, flux solaire, nébulosité…) et ont
déjà été homogénéisées par le modèle, ce qui devrait
éviter des aberrations locales dont les mesures ne sont
pas exemptes.