Une question sur...

La détection de la foudre
Comment détecter la foudre ?

Une décharge de foudre émet des signaux électromagnétiques dans un large spectre de fréquences, depuis les très basses fréquences jusqu’au spectre visible (la « lumière » de la foudre) et au-delà. Une partie de ce spectre est composée d’ondes BF (basses fréquences) qui se déplacent le long du sol sur des centaines de kilomètres dans toutes les directions à partir de la décharge.
Les capteurs de détection de la foudre sont des antennes électromagnétiques capables de détecter et de caractériser les modifications du champ électromagnétique local causées par la foudre. Ces capteurs ne fonctionnent pas individuellement, mais en réseau. Cela signifie que les informations fournies en temps réel par tous les capteurs LS7002 sont traitées par un logiciel appelé TLP (Total Lightning Processor) qui calcule la localisation du coup de foudre et ses caractéristiques électriques (amplitude et polarité du courant de crête). Contrairement aux capteurs autonomes tels que les stations météorologiques, un tel réseau fournit un ensemble de données de détection sans faille dans sa région de couverture.

La foudre est constituée de plusieurs types de décharges électriques visant à neutraliser les charges électriques réparties dans le nuage d’orage et au sol. Ces décharges, générées par les forts champs électriques présents à l’intérieur du nuage et entre le nuage et le sol, transfèrent des courants électriques allant de quelques ampères à plusieurs centaines.

Lorsqu’une décharge se produit entre le nuage et le sol, quelle que soit sa direction (descendante ou ascendante), on l’appelle arc-en-retour. Plusieurs arcs-en-retour peuvent s’écouler dans un ou plusieurs canaux, chaque canal créant un point de contact. Lorsque la décharge reste à l’intérieur du nuage, on parle d’impulsion intra-nuage (IC).

Un éclair est le résultat de l’apparition de toutes les décharges, tous les arcs ou toutes les impulsions IC. Pour des raisons historiques, les opérateurs des systèmes de localisation de la foudre définissent un éclair nuage-sol (CG) sur la base des caractéristiques du 1er arc-en-retour, ou de la première impulsion IC pour un éclair IC.

Les capteurs LS7002 de Vaisala fournissent deux paramètres clés utilisés pour localiser les éclairs : la direction d’arrivée du signal électromagnétique LF (Low Frequency) par rapport au Nord géographique et son heure d’arrivée au capteur. Cela permet aux réseaux composés de ces capteurs, comme c’est le cas du réseau METEORAGE, d’utiliser la méthode IMPACT de Vaisala (IMProved Accuracy from Combined Technology) qui combine à la fois l’angle et le temps pour localiser avec précision les positions de la course. La combinaison des mesures d’angle et de temps garantit une haute résolution et une qualité optimale des données de foudre avec un nombre minimum de capteurs.
Les capteurs d’autres fabricants ne fournissent que l’heure d’arrivée parce que cela nécessite un matériel plus simple, avec une antenne électromagnétique au lieu de deux, ce qui rend les capteurs moins coûteux. La conséquence est qu’avec un nombre similaire de capteurs, leur réseau fournira une qualité de données nettement inférieure.

Deux méthodes différentes sont généralement utilisées par les réseaux de détection de la foudre pour effectuer cette discrimination IC/CG :
– Reconnaissance de la forme d’onde. C’est ce qui est utilisé par le réseau METEORAGE et d’autres réseaux de la technologie Vaisala. Les signaux générés par les décharges CG et IC sont suffisamment différents pour permettre une classification efficace des décharges par le TLP qui recueille les mesures d’un réseau commercial « normal », c’est-à-dire une ligne de base entre les capteurs de plusieurs centaines de kilomètres.
– Mesure de l’altitude. Techniquement, les angles d’arrivée peuvent être utilisés pour déterminer l’altitude et ainsi différencier les IC des CG. Toutefois, l’incertitude de la mesure à des centaines de kilomètres de distance est beaucoup trop importante pour constituer un paramètre de discrimination IC/CG fiable. Les affirmations selon lesquelles il est possible de procéder correctement se fondent de manière trompeuse sur l’étude de cas d’un réseau extrêmement dense couvrant une seule ville, où des dizaines de capteurs ont été installés avec une ligne de base de quelques dizaines de km. Il est évident qu’il n’est pas possible de couvrir un pays entier de cette manière, car cela nécessiterait des milliers de capteurs.

Comme pour toute mesure, si le processus de discrimination entre IC et CG est optimisé, il n’est pas parfait. Il peut donc arriver qu’un éclair CG soit caractérisé par erreur comme un éclair IC, et vice versa.
Lorsque l’on soupçonne fortement un incident lié à la foudre mais qu’il n’y a pas d’éclair CG correspondant, nous recommandons de jeter un coup d’œil à l’activité de l’IC comme mesure de sécurité secondaire, pour voir s’il n’y a pas un IC correspondant à l’heure et au lieu précis de l’incident et qui pourrait être caractérisé à tort comme un CG.
Une discrimination IC/CG fiable est également cruciale pour calculer correctement les valeurs de densité de foudre (Nsg/Ng), comme l’explique la norme internationale IEC 62858.

Par définition, les impulsions intra-nuage ne touchent pas le sol et ne peuvent pas causer de dommages. Cependant, leur détection est utile pour trois applications principales :
– Pour les services en temps réel, tels que les alertes à la foudre et le suivi des orages, l’activité intra-nuage est cruciale car la majeure partie de l’activité électrique d’un orage reste dans l’atmosphère (environ 70 à 90 % des décharges sont des impulsions intra-nuage). Un orage commence généralement par des impulsions intra-nuage avant que quoi que ce soit ne touche le sol. Un orage peut donc être repéré plus tôt et une alarme peut être déclenchée à l’aide de ces événements, ce qui donne à nos clients plus de temps pour réagir.

– Les cellules orageuses présentent parfois une augmentation soudaine de la fréquence des éclairs, appelée « Lightning Jump », qui est principalement due aux éclairs IC. Ce « Lightning Jump » est utilisé pour anticiper les phénomènes graves dans un orage comme les vents forts, la grêle et les fortes précipitations.

– Les éclairs ascendants sont un type spécifique d’éclairs qui n’est pas courant mais qui peut être déclenché par des structures très hautes telles que les éoliennes. Ils sont généralement composés d’éclairs CG et d’impulsions IC.

Quel équipement/logiciel doit être installé pour accéder à vos services de foudre ?

Contrairement aux systèmes de détection autonomes tels que les moulins à champs, il n’est pas nécessaire d’installer et de maintenir quoi que ce soit sur votre site, ce qui signifie qu’il n’y a pas de coût d’investissement. Le réseau de détection de la foudre de METEORAGE est entièrement opérationnel et dessert des clients dans toute l’EUROPE avec une fiabilité optimale. Nos services de détection de la foudre par abonnement sont accessibles en tant que SaaS (Software as a Service), ce qui signifie que vous pouvez les utiliser à partir de n’importe quel appareil connecté à Internet.

Notre expertise s’appuie sur plus de dix ans d’analyses, d’observations et de données collectées en Europe et plus largement dans le monde. METEORAGE dispose d’une expertise de plus de 37 ans en France. METEORAGE a achevé en 1989 l’installation de son réseau français de détection de la foudre.
Toutes les données foudre collectées depuis cette date sont enregistrées dans la base de données de METEORAGE et peuvent être utilisées pour fournir des services, tels que des rapports et des statistiques. Au fil des ans, le réseau a été maintenu à jour grâce aux derniers développements technologiques afin de fournir en permanence une qualité optimale des données sur la foudre.
Cette profondeur de la base de données est particulièrement importante pour le calcul des statistiques sur la foudre afin de fournir une évaluation précise du risque. La norme internationale IEC 62858 recommande de les calculer sur une période d’au moins 10 ans pour tenir compte des variations cycliques à long terme du climat.

Pour chaque décharge de foudre, une ellipse de confiance est calculée sur la base des erreurs de mesure de chaque capteur qui la détecte et de leur écart-type. Une petite ellipse indique une localisation précise, tandis qu’une grande ellipse indique une localisation moins précise.
Pour plus d’informations, vous pouvez trouver ici notre note technique dédiée.

Voir notre note technique dédiée : Ellipse de confiance – METEORAGE

Toute décharge de foudre nuage-sol peut causer des dommages ou même tuer, même si son intensité n’est que de quelques kA.
Il peut donc être intéressant de prendre en compte la dispersion statistique des intensités pour dimensionner vos protections contre la foudre ou pour comparer leur LPL (niveau de protection contre la foudre) avec l’intensité d’une décharge dommageable.
Si l’intensité reste le principal facteur de risque induit, la polarité joue également un rôle. Les éclairs CG positifs sont rares (~10% des éclairs CG), mais plus dangereux car ils sont associés à des courants continus, phénomène particulièrement susceptible de déclencher un incendie ou une explosion.

Comment réinitialiser le mot de passe de mon Espace Client ?

Consulter la réponse sur notre Centre d’aide : ici

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Pour des explications plus techniques sur les orages et la détection de la foudre, cliquez ici : Comprendre la foudre et les orages | METEORAGE

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