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Heat-Index et Humidex

heat-indexChacun, selon son système de thermorégulation, son métabolisme, sa corpulence, etc. « ressent » les hautes températures de manière différente que son prochain. Nous ne sommes pas tous égaux — dans ce domaine comme dans bien d’autres — et on pourrait presque dire qu’il y a autant de « ressentis » de la chaleur que d’êtres humains…
Il y a néanmoins un facteur d’aggravation de la sensation désagréable liée aux fortes températures que tous les humains partagent : l’humidité ! En effet, à une même température, plus le taux d’humidité est fort, moins notre corps va supporter cette température, et plus il va nous envoyer de messages pour nous signaler son inconfort — et le stress réel que subit l’organisme.

Cela fait maintenant une quarantaine d’années que les météorologues publient des indices permettant de mesurer — et prévoir — l’effet de ces fortes températures sur nos organismes. Souvent interprétés comme des « températures ressenties* », les deux principaux indicateurs standards que sont le Heat-Index et l’Humidex ne sont en fait que des indices qui sont là pour nous aider à anticiper l’action conjuguée des fortes températures et de l’humidité.

Le Heat-Index ou indice de chaleur

Cet indice de chaleur, initialement imaginé par un présentateur météo d’une chaine de télévision américaine de la fin des années 70, puis repris et développé par le National Weather Service, représente l’effet de l’humidité sur un organisme soumis à de fortes chaleurs.

Nous le savons tous, l’effet de la transpiration, par effet d’évaporation, est de provoquer un refroidissement surfacique de la peau. Et évidemment, lorsque l’humidité augmente l’évaporation de la transpiration se fait moins bien, le refroidissement engendré devenant plus faible par voie de conséquence. Le Heat-Index sert à représenter ce phénomène : plus l’humidité est grande (à forte température constante), plus la sensation subjective d’inconfort liée à la température est grande. Il se calcule relativement simplement à partir de l’humidité relative et de la température atmosphérique.
[c5ab_tabs title= » » type= »accordion » ][c5ab_tab icon= »fa fa-superscript » post= » » title= »Calcul du Heat-Index » ]calcul-heat-index
où HI est l’indice de chaleur en °F, R l’humidité relative notée de 0 à 100 et T, la température atmosphérique en °F.
[/c5ab_tab][/c5ab_tabs]

Cet indice de chaleur est principalement utilisé aux États-Unis et basé sur des valeurs exprimées dans le système impérial, mais rien n’interdit d’effectuer une conversion vers le système métrique après calcul pour avoir des valeurs d’indices proches des températures exprimées en °C…

L’Humidex ou indice humidité

L’Humidex est aussi un indice qui permet d’indiquer l’effet de l’humidité sur l’organisme soumis à de fortes chaleurs. Développé par deux ingénieurs du Service Météorologique du Canada dans les mêmes années que le Heat-Index, cet indice se distingue désormais par son mode de calcul qui repose sur l’utilisation du point de rosée, plutôt que par l’humidité relative.

Son mode de calcul est, lui aussi, plutôt simple :

[c5ab_tabs title= » » type= »accordion » ][c5ab_tab icon= »fa fa-superscript » post= » » title= »Calcul de l’Humidex » ]calcul-humidex
où Td est le point de rosée exprimé en °C et Tair, la température atmosphérique en °C.
[/c5ab_tab][/c5ab_tabs]

L’Humidex est principalement utilisé au Canada.

Seuils d’alerte et de dangerosité

Vous trouverez sur Internet toutes sortes de tableaux indiquant les seuils d’alerte et de dangerosité que permettent de définir ces indices. J’en reproduis un ici, émis par la National Oceanic and Atmospheric Administration, concernant le Heat-Index. Vous êtes libre d’en faire l’interprétation que vous souhaitez. Pour ma part je reste plutôt sceptique face à ce genre de tableau oubliant des éléments importants comme le niveau d’hydratation et l’exposition au soleil…

heat-index

Live Weather Station pour Netatmo

Ce plugin qui permet de connecter votre station Netatmo à votre site sous WordPress, et développé par votre serviteur, calcule et affiche le Heat-Index et l’Humidex depuis la version 1.1.x…

 

(*) : le Heat-Index et le Humidex ne sont pas des températures ressenties. Ce sont des indices — des valeurs sans unités — qui sont proches des valeurs des températures usuelles, ce qui est la raison de cette confusion. Il en va de même pour le refroidissement éolien (wind chill effect) qui, comme son nom l’indique, représente la diminution de température engendrée par l’effet du vent dans des températures inférieures à 10°C. Cela fera d’ailleurs l’objet d’un prochain article…

Illustration couverture CC:BY High Contrast
Thermomètre Heat-Index CC:BY-SA conant

Formules CC:BY-SA. Source : Articles Indice de chaleur et Indice humidex.

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Point de rosée & point de givre

C’est en travaillant sur la nouvelle version de Live Weather Station pour Netatmo et au calcul du point de rosée que j’ai « découvert » la notion de point de givre. Je dois avouer que j’avais déjà entendu parler de cette valeur météorologique une ou deux fois, mais ça n’avait pas éveillé plus que cela ma curiosité — je « comprenais » ça de façon assez simpliste. Et bien j’avais tort. Et comme maintenant j’ai bien compris ce dont il s’agit et quel intérêt manifeste on peut avoir à l’utiliser, j’ai décidé de l’implémenter aussi dans Live Weather Station pour Netatmo.

Pour comprendre l’intérêt de cette valeur, il faut revenir à ce qu’est réellement le point de rosée.

Le point de rosée

Le point de rosée est la température en deçà de laquelle l’air n’a plus assez d’énergie pour maintenir l’eau qu’il contient sous forme de vapeur. En dessous du point de rosée l’énergie liée à l’agitation moléculaire devient trop faible et l’eau, alors présente sous forme de gaz (vapeur), condense et forme des gouttelettes : la rosée ! Tout ceci se passe à pression constante, mais dans le cas de la pression atmosphérique et sur des temps d’observation courts, une éventuelle variation de la pression est relativement négligeable.
Exemple d’effet observable directement : si la température extérieure est de 12 °C et que le point de rosée se situe à 10 °C, il suffit que je mette à l’air libre un objet qui est à une température inférieure à ces 10 °C pour qu’il se couvre instantanément de gouttelettes d’eau, la présence de cet objet ayant pour effet une chute de la température locale de l’air (sur la surface de l’objet). C’est ce qui se produit la nuit lorsque nos voitures se couvrent de rosée… Autre exemple illustrant ce phénomène, lorsque vous soufflez de l’air (qui sort donc de vos poumons à une température de 33-34°C et à vapeur d’eau presque saturante), sur une surface plus froide que le point de rosée de l’air que vous expirez — par exemple une vitre quand il fait plus froid dehors qu’à l’intérieur : la vapeur d’eau présente dans cet air que vous expirez condense, en formant des microgouttelettes sur cette surface : c’est la buée ! Cette condensation s’est encore une fois produite car l’air (sorti de vos poumons) s’est localement refroidi au contact de la vitre, pour passer en dessous de son point de rosée.

Ce point de rosée a une importance relativement grande pour tous les processus qui nécessitent de se produire au sec. C’est la cas pratique, par exemple, de savoir quand vous pouvez repeindre vos volets : il faut vous assurer qu’il y ait un bon écart (au moins 5 °C) entre température de l’air et point de rosée, sans quoi si la surface que vous comptez peindre est un peu froide… Vous avez maintenant une idée de ce qui va se passer !

Le point de givre

Ce que ne dit pas l’explication précédente, c’est que ce point de rosée, son calcul et ses implications ne sont valables que pour une température de l’air positive. Et là où je pensais naïvement que le calcul restait le même et que seules les conséquences changeaient, je me fourvoyais…

En effet, le point de givre est la température en deçà de laquelle l’air n’a plus assez d’énergie pour maintenir l’eau qu’il contient sous forme de vapeur. Mais cette fois-ci, on ne parle plus de condensation mais bien de solidification : l’eau toujours présente sous forme de gaz dans l’air se transforme en cristaux ! Ce phénomène se voit souvent en hiver — enfin par chez moi, c’est la gelée blanche…
Là où ça devient sympathique, c’est que pour des valeurs négatives de température atmosphérique, le point de givre est plus élevé que le point de rosée. C’est pour cela que sous 0 °C, on utilise le point de givre, car il sera atteint avant la point de rosée. Étonnant, non ?

Vous l’aurez compris, cette valeur sert beaucoup dans l’aviation, notamment pour calculer « à l’avance » l’altitude à laquelle le givre risque de se former.

Calculer le point de rosée et le point de givre

Pour calculer ces deux températures dans Live Weather Station pour Netatmo, j’ai décidé de ne pas utiliser la formule de Heinrich Gustav Magnus qui me paraissait relativement complexe à mettre en œuvre. J’ai préféré cette approximation sur le point de rosée :

[c5ab_tabs title= » » type= »accordion » ][c5ab_tab icon= »fa fa-superscript » post= » » title= »Calcul du point de rosée » ]calcul_du_point_de_roséeoù Tr est le point de rosée en °C,
T la température atmosphérique en °C
et H, l’humidité relative en % (de 0 à 1, donc).
[/c5ab_tab][/c5ab_tabs]

Pour le point de givre, il ne reste donc plus qu’à appliquer la formule suivante :

[c5ab_tabs title= » » type= »accordion » ][c5ab_tab icon= »fa fa-superscript » post= » » title= »Calcul du point de givre » ]calcul_du_point_de_givreoù Tf est le point de givre en K,
Td le point de rosée en K
et T, la température atmosphérique en K.
[/c5ab_tab][/c5ab_tabs]

 

Vous pourrez retrouver l’utilisation et l’affichage de ces valeurs pour votre station Netatmo dans la version 1.1.0 de Live Weather Station pour Netatmo, distribuée depuis hier soir sur le site WordPress.org

Formules CC-BY-SA. Source : Articles Point de rosée et Point de givrage.