Qu'est-ce qu'un célomètre?
Un ceilomètre est un instrument le plus souvent utilisé pour indiquer la hauteur actuelle de la base d'un nuage. Un ceilomètre optique projette un faisceau de lumière modulé sur le bas d'un nuage. Sa hauteur peut ensuite être calculée à l'aide de la triangulation. Un ceilomètre laser détermine la hauteur en mesurant le temps nécessaire pour qu'une impulsion de lumière laser soit réfléchie par la base d'un nuage. Les concentrations d'aérosols, telles que la vapeur d'eau ou les polluants dans l'atmosphère, peuvent également être calculées à partir des effets de rétrodiffusion de la lumière laser.
Cet appareil est largement utilisé en aéronautique et en météorologie. La hauteur de la couche nuageuse la plus basse en dessous de 6 096 m (20 000 pieds) qui couvre plus de la moitié du ciel correspond au plafond. Ce statut est surveillé en permanence par des célomètres dans les principaux aéroports et les résultats sont communiqués aux équipages de conduite. Les fabricants de ceilomètres avancés affirment que leurs produits peuvent mesurer simultanément plusieurs couches nuageuses jusqu’à 9 144 m (30 000 pieds) lorsqu’ils sont utilisés en recherche météorologique.
Un ceilomètre optique comprend un projecteur, un détecteur et un moyen d’enregistrer les données. Il y a deux configurations de base. Dans un ceilomètre à émetteur rotatif, le projecteur balaie le ciel avec un faisceau de lumière modulé. Le détecteur est à une distance connue du projecteur et pointé verticalement. Lorsque le faisceau de lumière frappe une base de nuage directement au-dessus du détecteur, la lumière est réfléchie vers le bas, détectée et l'angle de projection à cet instant est enregistré.
Dans la configuration du récepteur de numérisation, le projecteur est fixe et le détecteur se déplace. Le projecteur transmet un faisceau de lumière modulé verticalement. Un détecteur parabolique, placé à une distance prédéterminée, balaie le faisceau de haut en bas à la recherche de la lumière réfléchie par la base d'un nuage. Lorsqu'il est détecté, cela donne l'angle vertical pour le point d'intersection du faisceau lumineux et du nuage. L'une ou l'autre configuration fournit les données nécessaires pour calculer la hauteur de la base du nuage par simple triangulation.
Le ceilomètre à laser est une application particulière d'un système de détection et de mesure de la lumière (LIDAR). En tant que tel, ce fut l'une des premières applications de la technologie laser. En météorologie, un ceilomètre à laser est utilisé pour étudier la structure et la composition de l'atmosphère, les concentrations d'aérosols et la formation des nuages. Les profils de rétrodiffusion de la lumière laser peuvent être analysés pour détecter les précipitations, la présence de gaz particuliers et leur concentration, ainsi que la vitesse du vent et la turbulence. La capacité à détecter les vents actuels et changeants a conduit à l’utilisation de cette technologie dans le domaine des énergies renouvelables.