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Les données GPS contribuent à améliorer la connaissance de la teneur en vapeur d'eau contenue dans la troposphère et de son évolution. Cette grandeur caractéristique revêt une grande importance en météorologie dans la prévision, par exemple, de l'évolution des formations nuageuses et des précipitations. Cette estimation est rendue possible par le fait que la vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère dévie les signaux GPS et que cet effet est mesurable.
Réseau de mesure GPS
Le système de localisation GPS (Global Positioning System) repose sur l'échange d'informations entre le réseau de satellites correspondant et les récepteurs situés au sol. Mis au point par les milieux militaires dans les années 1970, il se prête également de plus en plus souvent à des applications civiles. De nos jours, les données fournies par les satellites GPS évoluant à une altitude d'environ 20‘000 kilomètres servent ainsi également à la mensuration nationale. L'Office fédéral de topographie swisstopo exploite un réseau permanent de stations de base fixes à cette fin: le réseau automatique de navigation par satellites de la Suisse (AGNES) capte les signaux des stallites GPS avant de les traiter en vue d'applications topographiques et autres. Le réseau de mesure AGNES comprend 30 appareils de topographie dont neuf se trouvent à proximité d'une station de mesure météorologique de MétéoSuisse.
GPS et météorologie
Ces mesures GPS sont aussi utilisées dans le domaine de la météorologie. La teneur en vapeur d'eau de la troposphère peut être évaluée à l'aide des données, sachant que la précision est alors comparable à celle des radiomètres et radiosondes. Cette grandeur caractéristique importante en météorologie n'est pas seulement corrélée avec les précipitations, mais elle influe aussi sur la dynamique des masses atmosphériques par l'apport de chaleur latente.
Estimation de la teneur en vapeur d'eau
Le signal GPS parcourant la distance entre le satellite et le récepteur subit une déviation (réfraction) sous l'effet de la pression, de la température et de l'humidité de l'atmosphère. Cette déviation se traduit par le temps de propagation plus long du signal, à partir duquel il est possible de cerner l'influence de l'humidité. La teneur en vapeur d'eau totale de la colonne troposphérique au-dessus du site GPS peut en être déduites et ainsi évaluées.
Exploitation des données GPS chez MétéoSuisse
A partir des informations GPS reçues de swisstopo, MétéoSuisse estime la teneur en vapeur d’eau totale. De plus, MétéoSuisse compare l’exactitude de ces informations avec les celles obtenues par radiosondage et radiomètre micro-onde.
L'élaboration de méthodes permettant d'établir des profils verticaux (la teneur en vapeur d’eau se trouvant à différentes altitudes) à partir des données GPS est encore à un stade expérimental. Enfin, MétéoSuisse participe au programme européen EUMETNET E-GVAP visant à maintenir opérationnel et à étendre le réseau européen de mesure de la vapeur d'eau au moyen des données GPS.