Les précipitations qui tombent sur le sol sous forme liquide peuvent être mesurées avec une précision relativement élevée. Dès que la neige tombe, cependant, diverses difficultés surgissent. Pour les régions de montagne, la quantité de neige est une information importante. Il sert à estimer le danger d'avalanches, pour planifier le déblaiement des routes ou pour déterminer les quantités d'eau de fonte qui ont une influence majeure sur la production d'énergie hydroélectrique. La détermination des quantités de neige implique une variété de mesures telles que des mesures manuelles par des observateurs de neige humains ou des stations de mesure entièrement automatisées, et chacun d'eux présente des avantages et des inconvénients différents. Dans les zones exposées aux vents forts, les mesures automatisées des précipitations et de l'épaisseur de la neige sont parfois peu fiables. Les mesures manuelles ne sont généralement effectuées qu'une fois par jour. L'Institut central autrichien de météorologie et de géodynamique (ZAMG) exploite des stations automatisées de mesure de l'épaisseur de la neige dans toute l'Autriche.

Dans les années récentes, ces stations ont été complétées par des capteurs optiques de neige utilisant la technologie laser qui peuvent mesurer l'épaisseur de la neige toutes les dix minutes. La combinaison des données de mesure des précipitations avec les mesures du radar météorologique permet de déterminer la quantité totale de précipitations dans une région donnée. Néanmoins, les résultats ont tendance à être inexacts, surtout en hiver. Grâce au financement de la Gottfried et Vera Weiss Science Foundation, qui est administré par le Fonds autrichien pour la science FWF, l'hydrologue et météorologue d'Innsbruck Kay Helfricht a maintenant analysé les données des stations de mesure laser pour l'épaisseur de la neige afin de détecter et de corriger les erreurs.

La neige va s'installer

"Nous savons que la quantité réelle de précipitations est généralement sous-estimée en cas de chute de neige, " explique le chercheur principal Helfricht. " Pour cette raison, des facteurs de correction sont utilisés sur la valeur mesurée dans les produits standard pour déterminer la répartition des précipitations. » L'erreur se produit, par exemple, lorsque la neige s'évapore sur l'appareil de mesure chauffé ou dérive à cause de l'exposition au vent.

Afin de calculer la quantité de précipitations sur la base de la hauteur de neige fraîche, il faut aussi connaître la densité de la neige, ce qui est un défi supplémentaire. « La densité de la neige fraîche peut être très variable. La fourchette se situe majoritairement entre 50 et 150 kilogrammes par mètre cube, " dit Helfricht. Les lectures fournies par les observateurs de neige sont utilisées pour évaluer la variation de la nouvelle densité de neige, mais même cela ne fournit pas une précision suffisante, note Helfricht :« Les mesures quotidiennes ne sont pas nécessairement effectuées pendant les chutes de neige, ce qui signifie que la neige peut s'être déposée avant la mesure à cause de la chaleur, son propre poids ou le rayonnement solaire.

Pas assez de précipitations aux stations de mesure

La manière dont les erreurs de mesure des précipitations pouvaient être corrigées a déjà été étudiée dans des études internationales, mais ces études s'appuyaient également sur des individus, stations de mesure bien équipées. Kay Helfricht est allé plus loin et a systématiquement étudié plus de 70 stations météorologiques ZAMG équipées d'appareils de mesure laser. Il a réussi à calculer la quantité actuelle de précipitations à partir des données d'épaisseur de neige en utilisant les courts intervalles d'une heure ou moins entre les mesures. Ensuite, le météorologue s'est concentré sur les stations qui donnent souvent des résultats inexacts. Helfricht avait déjà pris conscience de ce phénomène lors de la rédaction de sa thèse sur la modélisation de l'enneigement en haute montagne :« J'ai constaté que la mesure des précipitations a tendance à mal fonctionner aux stations très exposées. Il y a des stations qui semblent ne fournir aucune mesure représentative de la zone environnante. ."

Helfricht explique que la majorité des mesures des stations avec une sous-capture systématique peuvent être corrigées de manière appropriée. Dans son projet, il a démontré si et de quelle manière cela est possible pour chacune des stations étudiées. Ceci est important pour toutes les applications qui utilisent un radar météorologique pour simuler la quantité de neige fraîche. Ils le font en liant des mesures de réflectivité dans l'air avec des mesures de précipitations au sol. Si ces derniers sont défectueux, l'erreur est transférée à toute la région. Helfricht a coopéré étroitement avec ZAMG sur ce projet. L'institution utilise les résultats pour améliorer encore la qualité des mesures des précipitations.