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Des jauges et des compteurs pour la météo

Ça fait longtemps que je ne vous ai pas parlé de Live Weather Station, le plugin WordPress pour afficher des données météo en provenance d’une station météorologique Netatmo… Alors on va rectifier ça illico !

Il faut dire que depuis la première version, publiée mi-novembre, il s’en est passé des choses : le plugin est désormais capable de collecter (aussi) des données en provenance d’OpenWeatherMap, de calculer et afficher les points de givre et point de rosée, les éphémérides solaires et lunaires, le heat-index et l’humidex, le refroidissement éolien et même l’altitude de la base des nuages convectifs (je vous promets de vous reparler de ça dans un prochain article). Mais surtout avec la version 2.1 puis 2.2, les modes d’affichages se sont un peu étoffés…

C’est en effet deux nouveaux modes d’affichage qui vous sont proposés pour construire votre station météo virtuelle — aux données bien réelles !

Le premier mode, composé de jauges stylisées permet de construire un tableau de bord au look & feel résolument moderne, qu’il soit flat ou légèrement en relief. Voici quelques exemples de ces jauges, totalement réalisées en HTML / Javascript. Bien évidemment, les valeurs montrées par ces jauges sont « live » — elles sont réactualisées sans rechargement de la page :

Le second mode permet de construire un tableau de bord composé de compteurs métalliques, plus ou moins réalistes, dont voici quelques exemples. Là aussi, c’est du pur HTML / Javascript et les données sont elles aussi réactualisées sans rechargement de la page :

 

Vous trouverez d’autres exemples de ces nouveaux modes d’affichages dans la page de démonstration du plugin. Si vous avez un site WordPress, n’hésitez pas à y afficher la météo en essayant Live Weather Station, c’est gratuit et open source

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Refroidissement éolien

Après le Heat-Index et l’Humidex, qui permettent de mesurer l’influence de l’humidité sur la façon dont nous supportons les fortes températures, je vous propose aujourd’hui de nous intéresser au refroidissement éolien — appelé wind chill chez nos amis outre-Atlantique.

Le refroidissement éolien

wind-chill-calculatorLe refroidissement éolien est un indice qui permet de mettre en évidence l’abaissement de la température localement à la surface de la peau (pour mammifère, à sang chaud, donc), sous l’effet du vent lors de faibles températures. En effet, en l’absence de vent, il n’y a que la convection naturelle qui élimine l’air réchauffé localement par la surface de la peau. Cela n’est plus le cas lorsque le vent souffle : une partie non négligeable de cet air chaud est éliminée par l’effet du vent, et la sensation de température froide qui en résulte peut vite s’aggraver.
Cet indice a un intérêt quand on considère le vent absolu — lorsqu’on se place du point de vue de l’observation météorologique, donc — mais aussi lorsque l’on considère le vent relatif : un cycliste qui roule à 30km/h quand il n’y a pas de vent, subi un vent relatif de 30km/h et le refroidissement éolien s’applique donc pleinement dès que la température atmosphérique devient faible* !

Initialement développé au début des années 40 par Paul Siple, un scientifique américain ayant participé à de nombreuses expéditions en Antarctique, le calcul de ce refroidissement éolien a été amélioré au début des années 2000 par des médecins canadiens et américains et il se présente désormais sous les formules suivantes :
[c5ab_tabs title= » » type= »accordion » ][c5ab_tab icon= »fa fa-superscript » post= » » title= »Calcul du refroidissement éolien » ]wind-chill-formula
où Rc est le refroidissement éolien, Vkm/h est la vitesse du vent en km/h et Tc, la température atmosphérique en °C.
La première formule est valable pour Vkm/h >4,8km/h et la deuxième pour Vkm/h < 4,8km/h
[/c5ab_tab][/c5ab_tabs]

Il est à noter que le calcul de cet indice ne tient pas compte de l’effet de la pression atmosphérique sur la capacité calorifique de l’air et sur la pression de vapeur ambiante ni de l’hygrométrie de l’air qui ont une influence directe sur la transpiration et donc sur la régulation de la température corporelle, ni de l’effet de l’humidité qui modifie la résistance thermique de la peau, ni de la radiance solaire.
Il s’agit de plus d’un indice déterminé par une projection statistique, qui ne tient pas compte de facteurs spécifiques de l’individu tels que la corpulence, le film lipidique de la peau (naturel ou apporté par des produits cosmétiques), l’alimentation, etc.

Seuils de dangerosité

Comme pour le Heat-Index ou l’Humidex, vous trouverez sur Internet quantité de tableaux indiquant les niveaux de danger liés aux valeurs de ce refroidissement éolien. J’en reproduis un ici pour vous faire votre propre idée :

win-chill-chart

Live Weather Station pour Netatmo

La nouvelle version — 1.2.x — de ce plugin pour WordPress permettant d’afficher les données des stations Netatmo sur votre site web, calcule désormais le refroidissement éolien…

 

(*) : on considère généralement que l’effet du refroidissement éolien n’a de sens que pour des températures inférieures à 10°C. Cela s’explique en partie par le fait que, au-dessus de cette température, d’autres phénomènes (tels que la transpiration) ne sont plus des facteurs négligeables.

Thermomètre Heat-Index CC:BY-SA conant
Formules CC:BY-SA. Source : Article Refroidissement éolien.

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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.

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Un plugin WordPress pour NetAtmo

netatmo_urban_weather_station
Vous connaissez sans doute mon amour immodéré pour l’observation météorologique… et pour la station NetAtmo que j’ai installée chez moi il y a deux ans. L’avantage de cette station météo est qu’elle a un « double usage » intérieur / extérieur.
Côté intérieur, vous pouvez mesurer le niveau de confort de votre maison : température, humidité, bruit, niveau de CO2, etc. et c’est un véritable outil pour maîtriser votre environnement direct. Côté extérieur, même si cela a démarré timidement avec une simple mesure de la température et de l’humidité, la marque française a lancé un pluviomètre additionnel il y a quelque temps et s’apprête à faire de même avec un anémomètre à ultrasons. Et pour moi qui adore ça, pouvoir utiliser sur mon smartphone ou ma tablette une véritable application dédiée à l’observation météorologique est quelque chose que j’attendais depuis longtemps. Seulement voilà, il me manquait encore une petite chose — si j’omets l’attente du nouvel anémomètre : pouvoir partager facilement ces mesures météorologiques sur un site web dédié, ou même mieux, sur ce blog !

Ce blog étant réalisé à l’aide du CMS WordPress, j’ai plusieurs fois parcouru le répertoire des plugins WordPress à la recherche de quelque chose d’adapté à l’affichage de ces données météo. En vain ! Et quand sont apparus, cet été et à la rentré, les deux premiers plugins consacrés à Netatmo et que j’ai pu constater qu’ils étaient de qualité et de fonctionnalités fort médiocres, j’ai décidé de développer le mien…

Live Weather Station pour NetatmoLive Weather Station pour Netatmo, puisque c’est ainsi qu’il se nomme, est un plugin WordPress qui vous permet d’afficher les données de votre station météorologique Netatmo sur votre site ou blog. Il est gratuit et open source, et c’est moi qui l’ai fait avec mes petites mains.

Si vous êtes intéressés, n’hésitez pas à jeter un œil à la démo, voire à le télécharger directement sur le site WordPress puisqu’il a été accepté ce week-end… Et si vous le trouvez sympa, pensez à lui donner quelques étoiles !

 
Illustration de couverture : CC:BY-SA / mirolas
Photo de la station © Netatmo