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Une station météorologique automatique est une station météorologique d'observation, implantée sur un site fixe ou mobile, dont les capteurs rapportent à intervalles une série de données météorologiques sans intervention humaine. Ces stations ont été développées pour être utilisées dans des endroits difficiles d'accès (bouée météorologique en mer ou régions éloignées) mais elles remplacent de plus en plus les stations avec personnel à cause de leur moindre coût.
Développées pour les services météorologiques nationaux, elles sont maintenant utilisées également pour la recherche météorologique, pour divers utilisateurs spécialisés comme la météorologie agricole et le suivi des conditions routières, même par les météorologues amateurs.
Une station automatique comporte un certain nombre d'instruments reliés à un processeur central qui en fait l'interrogation de façon préprogrammée. Ce dernier peut stocker les données dans un enregistreur de données ou bien en faire la transmission par câble ou par ondes radio vers un ou plusieurs lieux d'exploitation plus ou moins éloignés.
L'enregistreur et le processeur se trouvent dans un boîtier imperméable. La station est alimentée par une pile rechargeable qui est relié à une ligne électrique, un panneau solaire ou une éolienne. Le nombre de capteurs varie selon les besoins. Une station automatique comporte au minimum, :
Pour les stations qui sont destinées à simuler la prise de données par un humain, les capteurs suivants sont ajoutés, :
Finalement, certains autres instruments peuvent être ajoutés pour des usages particuliers comme un détecteur ultraviolet, un détecteur de foudre, une météocam, un détecteur de pollution (comme des plaquettes DIEM), un cryopédomètre, etc.
La précision des mesures directes, comme la température ou la pression, varie selon les instruments mais est en général la même que pour une station humaine. Par contre, certaines informations, comme la mesure de la nébulosité ou la distinction entre pluie, neige et brouillard, se font par corrélation entre différents capteurs et le résultat est parfois erroné. Par exemple, il est très difficile pour une station automatique de distinguer entre le poudrin de glace, le brouillard et une très faible neige. Les trois ont des caractéristiques très similaires (faible visibilité, vitesse presque nulle de chute, etc.) pour leurs capteurs. On notera qu'en outre, certaines de ces stations ne répertorient pas les nuages situés au-dessus de 12 000 pieds et peuvent annoncer un ciel « dégagé » nonobstant une couverture nuageuse complète d'altostratus située à 4000 m (car située au-dessus de ces 12 000 pieds).
Certains instruments, comme l'anémomètre, doivent être à une certaine hauteur au-dessus du sol. Pour ce faire, une station automatique comporte un mât. La hauteur de celui-ci est en général de 2, 3, 10 ou 30 mètres :
Durant la Seconde Guerre mondiale, il y eut des tentatives dans les deux camps pour mettre en place des stations météorologiques terrestres basées dans des endroits disputés comme le Spitzberg. Les Allemands ont développé des stations automatisées (comme la station météorologique Kurt) sur l'île Jan Mayen, le Groenland oriental et jusque sur les côtes du Labrador.
La mise en service de stations automatiques s'est largement développées ces dernières décennies, grâce aux progrès de l'électronique et des transmissions, mais surtout parce qu'elles apportaient une solution au problème de plus en plus contraignant de l'impossibilité pratique d'assurer sur place la gestion de l'ensemble des stations météorologiques au sol par un personnel spécialisé, disponible à tout moment d'observation et suffisamment nombreux.
L'automatisation des stations d'observation s'est révélée très efficace dans la gestion de réseaux comme que la climatologie, l'agrométéorologie, la surveillance de la qualité de l'air ou les campagnes d'expérimentation, ainsi que dans l'implantation de sites en environnement hostile, comme les îles inhabitées ou la haute montagne.