LIVRET METEO - Planète Sciences

OPERATION
« Station Météorologique Autonome à l’Ecole »
Version 6 (Novembre 2011)
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 (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.
Ces observations sont échangées 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.
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Sommaire
Préambule
Sommaire
Introduction
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.
Organisation de l’opération
Déroulement et planification.
Suivi du projet.
Valorisation du projet.
Présentation de la carte Mermoz, cerveau de la station météo.
Présentation rapide de la carte Mermoz
Le logiciel IMermoz
Les partenaires de l’opération.
CCSTI du Rhône
Météo France
Planète Sciences
Participation financière des établissements
Annexes :
Histoire de la météorologie.
Bibliographie.
Questionnaire de candidature.
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Introduction
Ce dossier pédagogique s’adresse aux enseignants 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 se voit 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, 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
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−
Installation d’une station.
Installer une station météo dans un établissement scolaire ne présente pas de
difficultés majeures. Néanmoins, nous sommes confrontés à plusieurs types de
contraintes.
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).
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.
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− Intérêt pédagogique de la station météorologique.
L’élaboration de ce type de système doit permettre la mise en œuvre 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 Méthodes et Pratiques Scientifiques (MPS),
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.
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Organisation de l’opération
− Déroulement et planification.
Lorsque le projet est retenu, un animateur suiveur est désigné. Le plus souvent, il
s'agit d'un animateur ou d’un enseignant 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
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.
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Juin
− Suivi du projet.
Chaque visite du suiveur donnera lieu à un compte-rendu.

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

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 des
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.
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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.
CCSTI du Rhône- Pôle Universitaire de Lyon
Quartier Sergent Blandan - 37 rue du Repos
69361 Lyon cedex 07
Tel 04 37 37 26 70 / Fax 04 37 37 26 71
http://www.universite-lyon.fr/science-societe/
− Météo France
Météo-France est un établissement public administratif placé sous la tutelle du
Ministre de l’Ecologie, du Développement Durable, des Transports et du Logement.
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]
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− 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.
Un réseau national :
En région Rhône-Alpes :
Planète Sciences Rhône-Alpes
Espace Carco – 20 rue Robert Desnos – 69 120 Vaulx-en-Velin
Tél : 04 72 04 34 48 -09 71 33 66 33 / Fax : 04 78 80 18 29
[email protected]
www.planete-sciences.org/rhone-alpes
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Participation financière des établissements
Lors de l’inscription au projet « Station Météorologique Autonome à l’Ecole », une
participation financière à hauteur de 250 € vous sera demandée. Elle comprend :
•
•
•
•
•
L’adhésion annuelle à l’association Planète Sciences Rhône-Alpes
La location pour une durée maximale d’un an de la carte Mermoz et de l’abri
météorologique.
Les frais de suivi
Une formation en début d’année scolaire
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 de Météo-France : Atmosphériques, Météo le magazine.
 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
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− Questionnaire de candidature.
Opération « Station Météorologique Autonome à l’Ecole »
A retourner à Planète Sciences Rhône-Alpes - Espace Carco – 20 rue R. Desnos – 69 120 Vaulx-en-Velin
[email protected]
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 : .........................
Téléphone personnel : ............................ E-mail : .......................................................................................
LE PROJET
Quelle introduction ou sensibilisation faites-vous pour le projet ?...........................................
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Quels sont les objectifs pour vous ? .................................................................................................
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Quels sont les objectifs pour les élèves ? .......................................................................................
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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 ? ..................................................................................................
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Envisagez-vous une valorisation au sein de votre établissement ? Si oui, comment ? .........
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LE SOUTIEN
L'enseignant a-t-il déjà participé à l’opération "Station Météorologique Autonome à
l’Ecole" ?
 OUI
 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 ?
 OUI
 NON
Etes-vous intéressé pour participer à une ou des formations techniques au cours de
l'année ? (à Vaulx-en-Velin, au cours du premier trimestre)
 OUI
 NON
Avez-vous des partenaires ?

Industriel
Bénéficiez-vous du soutien ?

de la région Rhône-Alpes


Associatif


Public
du Rectorat
du directeur/proviseur/principal  Autre (précisez)
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 ?
 le matin
 le midi
 l'après-midi
 le samedi matin
Avez vous le moyen de vous déplacer avec la classe pour le jour de la mise en œuvre
de votre projet ?
 OUI
 NON
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