Plusieurs paramètres
nous intéressent sur cet élément.
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sa direction (dans le
plan horizontal) , car le vent " souffle "
suivant les points cardinaux, mais aussi de haut en
bas (ou l'inverse), en tourbillon.. Généralement ne
sont prises en compte par les amateurs que les
composantes horizontales grâce à la girouette qui
indique le sens d'écoulement de la composante
horizontale du vent. La girouette tourne sur un axe
vertical.
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Sa vitesse
instantanée
. Le vent n'est pas un fluide
qui s'écoule régulièrement d'un point A vers un point
B mais peut plutôt être comparé à des boules d'air de
quelques m3 qui se déplacent relativement
indépendamment les unes des autres. Le vent ressemble
plus au cours d'un ruisseau en montagne qu'à celui
d'un fleuve en plaine, sauf à imaginer un ruisseau dont
la géométrie se modifie en permanence. A un instant
donné (1s à 2 s) en un lieu donné (1 m3 ) on peut
considérer que le volume de l'air est homogène, la mesure
de la vitesse de déplacement de ce volume d'air
s'appelle une rafale. A un instant donné, sur des lieux
séparés de 10m, les rafales sont généralement fort
différentes. Pour mesurer la vitesse de circulation de ces
boules d'air on utilise un anémomètre qui a soit la
forme d'une hélice sur un axe horizontal, soit celle de
3 demi-sphères creuses tournant sur un axe vertical.
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Sa vitesse moyenne.
Pour mesurer la vitesse moyenne sur un certain
intervalle de temps (1mn, 10 mn,..) du vent on compte
le nombre de tours effectués par
" l'anémomètre " sur cet intervalle de
temps. Il est aussi possible d'enregistrer toutes
" rafales " de 0.5s à 3 s mesurées sur cet
intervalle de temps et d'en faire la moyenne par
calcul. Les deux méthodes donnent exactement les mêmes
résultats.
On peut se demander quel
est le meilleur anémomètre : à hélice ou à
coupelles ?
Celui à hélice est plus précis mais demande à être
orienté précisément dans le sens d'écoulement de la
veine d'air à mesurer. Comme cette direction varie
beaucoup et très vite, le système d'orientation de
l'hélice a du mal à suivre particulièrement à cause de
son inertie.
Celui à coupelles
se moque de la direction de la composante horizontale de la veine
d'air à mesurer, mais il a généralement plus d'inertie
pour accélérer et ralentir. De plus il est moins linéaire
c'est à dire que sa vitesse de rotation
est moins proportionnelle à celle du vent.
Pour les amateurs ces deux procédés se valent
et leur précision est bien meilleure que les
électroniques et les logiciels qui les exploitent dans les stations.
La (les) vitesse(s) du
vent se mesure(nt) en m/s, km/h, noeuds, Beaufort.
Lorsque le vent
rencontre un obstacle, il va littéralement s'arrêter sur
celui-ci, puis le contourner de coté et par le haut en
changeant de direction et en
accélérant
. Un rocher ou une planche dans
le cours d'un ruisseau donne une image des perturbations de l'écoulement
d'un fluide face à un obstacle (sauf que l'eau étant incompressible elle
ne subit pas le phènomène d'accélération).
Prenons une maison:
Le mur qui reçoit le vent va arrêter celui-ci.
L'air va s'accumuler sur le mur et augmenter de
pression. Cette augmentation de pression va générer un
flux d'air vers les côté et le dessus du mur où la
pression est plus basse. Sur les côtés et le toit il y
aura l'écoulement normal du vent plus celui venant de
derrière le mur, donc plus d'air à évacuer, il ira plus
vite et comme les flux d'air venant de derrière le mur
et celui du vent n'ont pas la même direction ni la même
vitesse il y aura des tourbillons.
Par contre sur le mur opposé de
la maison il y aura un calme (relatif car il y a des tourbillons
générés par le fait que l'air qui s'écoule sur les côtés
et le toit à été compressé, donc possède une pression plus élevée
que celui derrière le mur). C'est pour cela que les
paysans, depuis longtemps, plantent des haies, car ils ont observé
que derrières celles-ci l'air y est plus calme,
surtout si la haie est peu étanche pour limiter
le problème de dépression et de tourbillon derrière l'obstacle. Les
paysans ont aussi remarqué que les haies
protégeaient un espace d'environ dix fois leur hauteur. Un
anémomètre derrière un obstacle (haie, arbre..) donnera une
mesure plus faible et une direction plus irrégulière
qu'un anémomètre loin de tout obstacle.
Le sol est aussi
un obstacle car il ne bouge pas (!). Donc
les couches d'air à son contact, sur une hauteur d'autant plus importante
que la végétation est haute sont immobiles (ou se déplacent
beaucoup plus lentement). La friction de l'air en mouvement
avec le sol (immobile) génère des tourbillons. Plus
on se rapproche du sol, plus l'écoulement de l'air est
lent et pertubé. On se rend compte du phénomène en regardant les
rives d'un cours d'eau : plus elles sont irrégulières,
plus il y a de remous; plus on se rapproche de
la rive, plus le mouvement de l'eau est ralenti. Pour avoir une
bonne mesure de la vitesse de l'eau il faut la mesurer à
une certaine distance de la rive. Il faut placer un
anémomètre à une certaine hauteur pour que sa mesure ne
soit pas perturbée par le sol.
Les conditions d'une bonne installation d'un anémomètre
se déduisent des ces constations triviales.
Imaginons:
-
Un
anémomètre sur un mât de 10m, situé à 10
fois la hauteur des objets les plus
proches,
-
Un anémomètre à 1.5 m dans le jardin
derrière la maison,
Le premier va effectuer des
mesures représentatives de la moyenne de
l'écoulement de l'air sur la propriété, le
second fera une bonne mesure du vent qui
frappe le pot de géranium à côté de lui.
Comme pour la température ou
l'hygrométrie, tout dépend du but de la
mesure.