LIVRET METEO - Planète Sciences

OPERATION
« Station Météorologique Autonome à l’Ecole »
Version 4 (Juin 2008)
Rédaction : Planète Sciences Rhône-Alpes, CCSTI du Rhône, Centre
départemental Météo France Lyon-Bron
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Préambule
La météorologie débute par l’observation et la mesure des phénomènes
atmosphériques.
Car pour pouvoir prévoir, il faut d’abord savoir observer. L’observation c’est la
description de l’état de l’atmosphère à un moment donné et dans un lieu donné.
Les principaux paramètres que l’on définit pour caractériser le temps en un point
du globe sont : La pression, la température, le vent (en direction et force), les
précipitations (solides ou liquides), l’humidité, la nébulosité, l’insolation et le
rayonnement, mais aussi l'état du sol.
Les observations sont effectuées par les personnels des organismes
météorologiques nationaux (comme Météo-France), complétées par les mesures
des stations automatiques, par les images des radars de précipitations, les
images des satellites météorologiques (comme METEOSAT-9 , METOP …), mais
aussi par des personnes bénévoles qui installent des abris et des pluviomètres
près de chez eux
Cette observation est échangée sous forme numérique, grâce à un code
international mis en place par l’OMM (l’Organisation Météorologique Mondiale),
pour alimenter les bases de données des services météorologiques du monde
entier.
-2-
Sommaire
Préambule
2
Sommaire
3
Introduction
4
Présentation
•
La station météorologique et les grandeurs physiques à mesurer.
•
Installation d’une station.
•
Intérêt pédagogique de la station météorologique.
•
Mise en place dans les établissements.
•
Exemples d’expériences.
5
5
7
8
9
Organisation de l’opération
•
Déroulement et planification.
•
Suivi du projet.
•
Valorisation du projet.
12
12
13
13
Présentation de la carte Mermoz, cerveau de la station météo.
•
Présentation rapide de la carte Mermoz
•
Le logiciel IMermoz
14
14
15
Les partenaires de l’opération.
•
CCSTI du Rhône
•
Météo France
•
Planète sciences
16
16
17
17
Participation financière des établissements
18
Annexes :
•
Histoire de la météorologie.
•
Bibliographie.
•
Questionnaire de candidature.
19
19
20
21
-3-
Introduction
Ce dossier pédagogique s’adresse aux enseignants de collèges et de lycées, et a
pour but la mise en place d’un projet expérimental sur la thématique de la
météorologie. Cette opération, prétexte à l’initiation des jeunes aux sciences,
aux techniques, à la démarche expérimentale et au développement d’un projet en
équipes, doit en effet être le fruit du travail des jeunes encadrés par leurs
enseignants.
L’opération « Station Météorologique Autonome à l’Ecole » se déroule sous l’égide
de Météo-France. Planète sciences Rhône-Alpes et le Centre de Culture
Scientifique, Technique et Industrielle du Rhône se voient confier le suivi
technique et pédagogique des projets dans les établissements scolaires.
Nous vous proposons un système d’enregistrement des données « carte
Mermoz », un suivi pédagogique rigoureux se déclinant en 3 visites sur l’année
dans votre classe, ainsi qu’une valorisation en fin d’année scolaire. Cet événement
se présentera sous la forme d’une rencontre régionale Météorologique avec
conférences dispensées par des professionnels, présentations sous forme
d’expositions des projets et/ou des expériences dans le but de réaliser des
échanges entre les différents acteurs des projets et de partager leurs données
et savoir-faire.
-4-
Présentation
− La station météorologique et les grandeurs physiques à mesurer.
De nombreuses stations météorologiques automatiques participent à la veille
météorologique en mesurant des données qui sont transmises en temps réel sur
le réseau de données météorologiques internationales. Elles circulent en libre
échange entre les divers services météorologiques ou hydrologiques nationaux.
En construisant une station météorologique, les élèves pourront observer les
grandeurs physiques suivantes :
 La pression atmosphérique
 La température de l’air
 La température du point de rosée…
 Le taux d’humidité dans l’air
 La force du vent
 La direction du vent
 La pluviométrie
 Le rayonnement et l’insolation
Installation d’une station.
- Source educnet- http://meteo.education.fr/
Installer une station météo dans un établissement scolaire ne présente pas de
difficultés majeures. Néanmoins, nous sommes confrontés à plusieurs types de
contraintes.
-5-
Des contraintes météo :
Il convient donc de choisir judicieusement le site d'implantation. Le site peut
être source d'erreurs si certaines précautions ne sont pas prises car
l'environnement immédiat de l'abri météorologique peut fausser certaines
données; aussi Météo France classifie ses sites de manière très rigoureuse.
Ci-dessus : L'abri météorologique doit être placé à 1,5 m de hauteur sur un sol le
plus représentatif possible de l’environnement local. En France, un sol gazonné
est préféré à toute autre surface afin d’éviter le rayonnement (Dans le désert,
le sol restera du sable !). Cet abri doit se situer à une distance minimale égale à
trois fois la hauteur des obstacles voisins et le plus éloigné possible de zones
goudronnées, bétonnées ou d’étendues d’eau (zones de fort rayonnement).
L'anémomètre et la girouette doivent être placés en hauteur. Idéalement, ils
doivent être placés sur un mât de 10 mètres à l'écart de tout obstacle
susceptible de gêner la mesure en fonction des vents dominants. Contrairement
aux idées reçues, ils ne doivent en aucun cas se trouver sur le toit de la maison
ou du collège (turbulences, ...).
Le pluviomètre s'installe dans un endroit bien dégagé pour recevoir toutes les
précipitations et rien que les précipitations. Il ne doit en aucun cas se trouver
près d'un mur, près d'un toit ou sous un arbre. La règle est de l'installer, comme
l’abri, à une distance minimale égale à trois fois la hauteur de l'obstacle le plus
proche.
Le baromètre s'installe à l'intérieur d'un bâtiment, à l'abri de l'exposition
solaire et des variations importantes de température.
-6-
Des contraintes liées à l'implantation de l'abri.
On entend par abri météorologique la structure qui reçoit les autres
instruments
(thermomètres, hygromètres, ...). Les capteurs qu’il contient
doivent être protégés des précipitations et en équilibre thermique avec le milieu
ambiant.
Réalisé en bois, puis en plastique, matériaux faiblement conducteurs de chaleur,
ils sont de couleur blanche pour réfléchir le rayonnement solaire. Les côtés de
l'abri sont constitués de persiennes pour que l'air circule librement. S’il s’ouvre
par une porte, celle-ci doit s'ouvrir vers le nord (dans l’hémisphère nord) pour
éviter que les appareils de mesure ne soient exposés au soleil durant leur
consultation. Un double toit favorise une meilleure ventilation même par vent
calme. Les abris des stations automatiques sont souvent plus petits et
cylindriques, mais le principe des persiennes reste le même.
− Intérêt pédagogique de la station météorologique.
L’élaboration de ce type de système doit permettre la mise en oeuvre d’un travail
collectif de recherche, d’étude et de réalisation technique restant simple.
Les apports éducatifs peuvent être trouvés parmi les thèmes suivants et les
enseignants les adapteront aux niveaux des élèves et aux programmes scolaires.
La liste n’est évidemment pas exhaustive.
Apports méthodologiques
 Apprentissage du travail en équipe
 Initiation à la gestion de projet
 Partage des tâches
 Respect d’un planning
 Concrétisation d’idées
 Initiation à la démarche expérimentale, élaboration d’hypothèses,
interprétation des résultats ;
 Rédaction de textes (courriers, comptes rendus, …)
Apports scientifiques et techniques
 connaissance des grandeurs météorologiques
 travaux d’électricité, d’électronique et de mécanique
 travaux manuels
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− Mise en place dans les établissements.
La participation à l’opération « Station Météorologique Autonome à l’Ecole » peut
se dérouler dans les cadres suivants :
-
Itinéraires De Découverte (IDD),
Ateliers de pratiques scientifiques (APS),
Classes à Projets d’Actions Culturelles (PAC),
Olympiades de physique,
Travaux Personnels Encadrés et Projets Personnels Encadrés (TPE et
PPE),
Lors des cours en section Mesure Physique et Informatique (MPI),
Lors des cours en section Sciences de l’Ingénieur (ISI, SI)
Etc.
En outre, ces travaux peuvent être l’occasion d’une collaboration
interdisciplinaire, mais également entre les établissements scolaires et le monde
scientifique ou industriel.
-8-
− Exemples d’expériences.
Anémomètre
Girouette
-9-
Pression
Température
- 10 -
Humidité
- 11 -
Organisation de l’opération
− Déroulement et planification.
Lorsque le projet est retenu, un animateur suiveur est désigné. Le plus souvent, il
s'agit d'une personne ayant déjà réalisé au moins un projet autour de la
météorologie. Conseiller technique, il accompagne la classe au cours de l'année
scolaire en répondant aux questions posées (courriel, forum, courrier,
téléphone). Pour compléter ce suivi à distance, le "suiveur" se déplacera
physiquement dans la classe afin de répondre plus facilement aux attentes des
élèves et de l'enseignant.
Le nombre minimal de visites prévues durant l’année est de 2.
Le projet, conduit par l'enseignant, développé par les élèves en relation avec le
suiveur, se déroule en plusieurs phases :
Mai
Juin Septembre
Octobre
Novembre
Décembre
Janvier Février
Mars Avril
Mai
Juin
Inscriptions
Visite n°1
Définition
Avant-projet
Visite n°2
Réalisation
Visite n°3 (si
nécessaire)
Journée de
valorisation
Compte-rendu
Un cahier de suivi devra être tenu de façon hebdomadaire dans lequel nous
retrouvons les chapitres suivants :
1. L’avant-projet dans lequel nous trouverons la définition de chaque
expérience : objectifs visés et moyens éventuels utilisés.
2. Les différentes phases de réalisation du projet : choix des capteurs
utilisés, des expériences réalisées, étalonnage…
3. L’exploitation des résultats.
- 12 -
− Suivi du projet.
Chaque visite du suiveur donnera lieu à un compte-rendu.
l
Première visite : présentation de l'opération
La première rencontre entre le suiveur et la classe dure généralement près de
deux heures. C'est souvent le démarrage officiel du projet. Les points suivants
sont abordés :
- Présentation de l'opération « Station Météorologique Autonome à
l’Ecole », des organisateurs et des collaborations possibles ;
-
Description générale d’une station météo et des grandeurs à mesurer ;
-
Discussion sur les expériences envisagées par les élèves.
Deuxième visite : visite d'avancement du projet et choix définitif des
expériences
l
Cette deuxième visite intervient en fin de période d'avant-projet. Le suiveur
pourra valider les choix de la classe et apporter des conseils. Lors de cette
visite, la carte Mermoz sera présentée aux acteurs du projet. Après son
passage, la classe pourra se consacrer à la réalisation finale du projet.
La deuxième partie de la visite sera consacrée à la présentation de la journée de
valorisation.
Valorisation du projet.
Une journée de valorisation sera organisée en fin d’année scolaire. Cet
événement se présentera sous la forme d’une rencontre régionale
Météorologique avec conférences dispensées par des professionnels,
présentations sous forme d’expositions des projets et/ou des expériences dans
le but de réaliser des échanges entre les différents acteurs et de partager leurs
données et savoir-faire.
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Présentation de la carte Mermoz, cerveau de la station météo.
Présentation rapide de la carte Mermoz
La carte Mermoz est un système électronique qui se charge d’enregistrer et de
dater des mesures de tension. Elle peut être utilisée pour une large variété
d’applications, dès qu’un enregistrement d’expériences sur de longues durées
(jusqu’à 2 semaines) est nécessaire.
Elle peut fonctionner selon deux modes : soit reliée à un ordinateur pour les
étapes de configuration et de mise au point, soit de manière autonome.
En mode autonome, la carte enregistre à intervalles réguliers les mesures de
tensions numériques et analogiques. De plus, elle associe l’heure et la date
courantes à chaque mesure, ce qui permet de les relier à d’autres événements
datés (lever du jour, couché du soleil, variation climatique …).
L’ordinateur, relié à la carte, permet :
 de récupérer des mesures enregistrées en mode autonome, pour ensuite
les exploiter avec d’autres logiciels
 de visualiser en temps réel les mesures, pour mettre au point son
expérience
 de régler la durée de l’intervalle entre chaque enregistrement…
Pour l’utilisateur, la carte se compose :
 6 entrées analogiques
 3 entrées numériques
 un port de communication avec le PC
 une alimentation
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Le logiciel IMermoz
Ce logiciel d’une utilisation très simple tout à fait adapté aux élèves, permet
d’enregistrer et d’exploiter les mesures enregistrées. Tous les formats
d’exportations sont possibles.
- 15 -
Les partenaires de l’opération.
− CCSTI du Rhône
Un Centre de culture scientifique, technique et industrielle a pour mission de
diffuser la culture scientifique auprès de tous les publics et notamment auprès
des jeunes, de faire découvrir la science et ses enjeux à tous les publics, de
partager les savoirs en dehors de l'école, d’éduquer à une citoyenneté active, de
créer des débats science-société.
Le CCSTI du Rhône est le service Science et Société du PRES Université de
Lyon.
Le CCSTI du Rhône est un centre partenaire de la Réunion des CCSTI,
association nationale qui fédère, en France, les Centres de Culture Scientifique,
Technique et Industrielle. Ce réseau reconnu et soutenu par le Ministère en
charge de la recherche compte une trentaine de centres répartis sur tout le
territoire.
Susciter la rencontre et les échanges entre les citoyens et la communauté
scientifique, faire connaître le fonctionnement et les métiers de la recherche,
valoriser les travaux innovants des laboratoires ; telles sont quelques-unes des
missions de la CSTI.
CCSTI du Rhône
Quartier Sergent Blandan - 37 rue du Repos- Entreé B 1er étage
69361 Lyon cedex 07
Tel 04 37 37 26 86 / Fax 04 37 37 26 71 / [email protected]
http://www.universite-lyon.fr/ccsti
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− Météo France
Météo-France est un établissement public administratif placé sous la tutelle du
ministre de l’Ecologie, de l’Energie, du Développement durable et de
l’Aménagement du territoire. Météo-France, dont le siège est installé à Paris
depuis 1887, est représenté en métropole dans chaque département ainsi que
dans chaque département ou territoire d’outre-mer.
En région Rhône-Alpes : CDM 69
Centre départemental du Rhône
AEROPORT DE LYON-BRON
69500 BRON
Tel 04 72 35 40 23 / Fax 04 78 26 60 75 / [email protected]
− Planète sciences
Depuis 1962, Planète Sciences et ses délégations régionales proposent aux jeunes
des activités scientifiques et techniques expérimentales, dans le cadre des
loisirs et du temps scolaire, avec le soutien de grands organismes scientifiques
et industriels.
Guidée par la volonté de développer la culture scientifique et technique auprès
des jeunes, l’association Planète Sciences :
• stimule et organise les loisirs scientifiques et techniques en France et à
l'étranger,
• collabore avec l'enseignement pour la réalisation de travaux à caractère
expérimental,
• prépare les animateurs et formateurs à l'animation scientifique,
• favorise les échanges entre ces derniers et le milieu de la recherche et de
l'industrie.
En région Rhône-Alpes : Planète Sciences Rhône-Alpes
Espace Carco – 20 rue Robert Desnos – 69120 Vaulx-en-Velin
Tel : 04 72 04 34 48 / Fax : 04 78 80 18 29 / [email protected]
www.planete-sciences.org/rhone-alpes
- 17 -
Participation financière des établissements
Lors de l’inscription au projet « Station Météorologique Autonome à l’Ecole »,
une participation financière à hauteur de 100 € vous sera demandée. Elle
comprend :
• L’adhésion à l’association Planète Sciences Rhône-Alpes
• La location pour une durée maximale d’un an de la carte Mermoz et de
l’abris météorologique.
• Une participation aux frais de suivi
• Une formation en début d’année scolaire (le 8 octobre 2008 à Vaulx-enVelin , 69)
• La journée de valorisation en fin d’année scolaire.
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Annexes :
− Histoire de la météorologie.
Les Chinois disposent des premières observations météorologiques
régulières. Faites sous la dynastie Yin (1300 avant JC ) elles décrivent l’aspect
du ciel, les hauteurs de neige et les caractéristiques du vent.
Quelques siècles plus tard, les Grecs, portent à leur tour une attention
particulière à la météorologie. Aristote écrit le 1er traité de météorologie et
donne les premières explications du cycle de l’eau, du vent ou de la grêle.
Mais la météorologie moderne naît avec la météorologie marine au milieu du XIX
siècle avec le besoin de prévoir les tempêtes et d’optimiser le temps de trajet
des navires notamment transatlantiques.
1852 : création de la Société Météorologique de France pour assurer la
publication de l’annuaire météorologique de la France, c’est-à-dire un ouvrage à
vocation climatologique qui restitue les observations d’une année en divers points
de la France. La S.M.F. existe encore aujourd’hui et publie la revue « la
Météorologie ».
1854 : A la suite d’une tempête qui a provoqué le naufrage de 38 navires de
Napoléon III pendant la guerre de Crimée, l’astronome Le Verrier est chargé de
créer un réseau d’observation. Création du Service Météorologique International
composé de 24 stations françaises et d’une dizaine de capitales européennes qui
communiquent leurs observations à l’Observatoire de PARIS.
1904 : élaboration de la théorie des fronts par Bjerknes, météorologue norvégien
qui expose comment prévoir le temps en utilisant les lois de la mécanique et de la
thermodynamique.
1929 : premiers ballons de radiosondage
1950 : premier modèle numérique de prévision aux Etats Unis, puis 1968 premier
modèle opérationnel de prévision numérique français
1960 : premier satellite météorologique américain
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− Bibliographie.
& Quelques ouvrages ou articles traitant de la météorologie :
 La météo de A à Z, de Eric Diot Technicien supérieur de la météo à
l’observatoire du mont Aigoual, éditions Stock 2006 (126 pages).
 CHABOUD (René), Pleuvra, pleuvra pas ? La météo au gré du temps,
Collection Découvertes, Gallimard, Paris, 1994 (160 pages).
 La météo Question de temps, chez Nathan, 1993 (288 pages).
 RENAUT (Didier), Découvrons la météorologie, Editions Circonflexe,
Paris, 1997 (96 pages).
 La météorologie - Du baromètre au satellite, éditions delachaux et
niestlé, Lausanne, 2000 (181 pages)
 La météo de montagne, collection ‘Les guides du Club Alpin Français’
Chez Le Seuil, Paris 1997 (192 pages). Pour la première fois, un livre de
météorologie appliquée s'adresse aux amateurs de promenades et de
courses en montagne
 Histoire de la météorologie d’Alfred Fierro, éditions Delanoël mars
1991 (315 pages).
 Les publications
magazine.
de
Météo-France :
Atmosphériques,
Météo
 Publication et de la SMF : La Météorologie,

Techniguide de la météorologie, éditions Nathan, Jean-Louis Vallée
En savoir plus sur :
www.meteo.fr/ Accueil > Comprendre la météo > Librairie > Ouvrages
- 20 -
le
− Questionnaire de candidature.
Opération « Station Météorologique Autonome à l’Ecole »
A retourner à Planète Sciences Rhône-Alpes - Espace Carco – 20 rue R. Desnos – 69120 Vaulx-en-Velin
La classe concernée
Nom de l’école : .....................................................................................................................................................
Adresse : .....................................................................................................................................................................
Code postal : ............................. Ville : ................................................................................................................
Téléphone de l’école : ................................................ Fax : ...........................................................................
E-mail : ............................................................................... Site Internet : ........................................................
Niveau scolaire : ..................... Tranche d’âge : ........................... Nombre d’élèves : ......................
Le professeur responsable du projet
Nom et prénom : ......................................................................... Discipline enseignée : ..........................
Adresse personnelle : ...........................................................................................................................................
Code postal : ............................. Ville : ................................................................................................................
Téléphone personnel : ............................. E-mail : .........................................................................................
LE PROJET
Quelle introduction ou sensibilisation faites-vous pour le projet ?.........................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
Quels sont les objectifs pour vous ? ...............................................................................................
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............................................................................................................................................................
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Quels sont les objectifs pour les élèves ? ......................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
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- 21 -
Expliquez votre démarche pour faire aboutir le projet ? ..........................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
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............................................................................................................................................................
Quel rôle donnez-vous à vos élèves lors de la conception et de la réalisation du
projet (niveau d'autonomie / consigne…) ? ..............................................................................
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............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
Quel est votre rôle dans le projet ? ................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
Envisagez-vous une valorisation au sein de votre établissement ? Si oui, comment ? .........
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
- 22 -
LE SOUTIEN
L'enseignant a-t-il déjà participé à l’opération " Station Météorologique Autonome à
l’Ecole " ?
r OUI
r NON
Quels sont les enseignants (matières enseignées) de votre établissement qui sont
impliqués dans le projet ? ..............................................................................................................
............................................................................................................................................................
Etes-vous intéressé pour participer à une journée d'information sur le déroulement
de l'opération, en début d'année scolaire ?
r OUI
r NON
Etes-vous intéressé pour participer à une ou des formations techniques au cours de
l'année ? (En 2008, elle aura lieu le 8 octobre à Vaulx-en-Velin (69))
r OUI
r NON
Avez-vous des partenaires ?
Bénéficiez-vous du soutien ?
directeur/proviseur/principal
r
r
Industriel
r
Associatif
r
r de la région Rhône-Alpes r du Rectorat
Autre (précisez)
Public
r
du
LES DISPONIBILITES
Nombre d'heure prévue pour le projet avec les jeunes ?..............................................................
Quels moyens mettez-vous à disposition des élèves ? ..................................................................
..............................................................................................................................................................
A quel moment êtes vous le plus à même de recevoir les visites de suivi ?
r le matin r le midi
r l'après-midi
r le samedi matin
Avez vous le moyen de vous déplacer avec la classe pour le jour de la mise en
œuvre de votre projet ?
r OUI
r NON
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