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Un certain nombre de facteurs météorologiques et atmosphériques, variables dans le temps, se combinent et influencent la propagation du son. De fait, les résultats de mesures en un endroit donné et à un instant donné, dépendent des conditions météo.
Fort d’une expérience de terrain, cet article évoque d’un point de vue pratique, l’impact des conditions météorologiques sur les niveaux sonores, et l’importance de ces phénomènes dans les mesures de bruit.
THÉORIE DE LA PROPAGATION DU BRUIT
Le bruit est une onde sonore qui, en milieu isotrope, rayonnera de façon identique dans toutes les directions depuis sa source. Tout naturellement les niveaux de bruit entre la source et le récepteur diminue au fur et à mesure que la distance entre les deux augmente. Sans aucune perturbation atmosphérique, le bruit diminue alors de 6 dB par doublement de distance. Cette loi se vérifie tant que les phénomènes, décrits ci-dessous, n’interfèrent pas.
Fig. 1
DISTANCE DEPUIS LA SOURCE VERS LE RÉCEPTEUR
Le facteur le plus important à considérer est la distance entre la source et le récepteur. Dans de nombreux cas d’évaluations de bruit extérieur, les récepteurs sonores sont positionnés à proximité de la source de bruit, les phénomènes météorologiques n’auront alors que peu d’impact. Mais comment évaluer cette « proximité » ? Il n’y a pas de règle absolue, mais la norme ISO 1996-2:2007 propose une formule et un tableau permettant de calculer l’incertitude résultante, de la hauteur de la source et du récepteur, et, de la distance entre la source et le récepteur.
VITESSE ET DIRECTION DU VENT
La vitesse et la direction du vent, même sur de courtes périodes de temps, sont des facteurs importants qui ont une influence sur les mesures. Le vent soufflant depuis la source de bruit dans la direction du point de mesure augmente les niveaux de bruit, et plus le vent est fort, plus l’impact est important. La puissance du vent peut être telle qu’elle devient la source sonore dominante. La législation impose donc des limites ou formule des recommandations quant aux vitesses et directions de vent.
GRADIENTS DE VENT
Les gradients de vent sont causés par le frottement entre le sol et l’air. La vitesse du vent augmentant avec l'altitude, l’incurvation des ondes sonores s’effectue vers le sol. Il en résulte des baisses de niveaux de bruit allant jusqu’à -20 dB et plus en fonction de la distance à la source et suivant que l’on mesure par vent portant latéralement ou par vent contraire. Voilà pourquoi on préférera mesurer par vent portant pour minimiser ces atténuations.
GRADIENTS DE TEMPÉRATURE
Les gradients de température dans l’atmosphère influencent également la propagation du bruit sur de longues distances (Figure 3). Lors d’un après-midi ensoleillé, la température est plus chaude au sol et diminue avec l’altitude. L’incurvation des ondes sonores s’effectuera vers le haut, loin du sol, ce qui a pour effet de réduire le niveau de bruit à la position de l’auditeur. Le soir venu, ce gradient s’inverse, la température est plus fraîche au niveau du sol. Ce phénomène, souvent nommé « inversion de température », induit une incurvation des ondes sonores, vers le bas et un niveau de bruit plus élevé à la position de l’auditeur. De la même manière que les gradients de vent, les gradients de température peuvent influencer la propagation sonore sur de longues distances.
Figure 2: Effet des gradients de température - scénarios typiques en journée et en soirée soir. Bruit dans l’environnement, Brüel & Kjær 2001
ATTÉNUATION PAR ABSORPTION ATMOSPHÉRIQUE
Nous avons tous entendu un concert de loin : les hautes fréquences sont atténuées et seules quelques basses fréquences étouffées arrivent à nous parvenir. L’atténuation par l’absorption atmosphérique est un phénomène physique qui filtre les ondes sonores dans l’air. La figure 4 illustre cet effet. Dans la plupart des évaluations de bruit dans l’environnement ce facteur est négligeable au regard des distances et fréquences de mesure.
Figure 3: Atténuation du son dans l’air en fonction de la distance et de la fréquence Bruit dans l’environnement, Brüel & Kjær 2001
TEMPÉRATURE ABSOLUE ET HUMIDITÉ
SONOMÈTRES AUX VIBROMÈTRES
La température et l’humidité impactent également les mesures acoustiques. Pour une température de 15 ºC, une diminution de l’humidité relative passant de 80% à 20% diminuerait le niveau sonore de 3 dB (à 1 000 Hz) pour un auditeur placé à 800 m de la source de bruit. Bien que le taux d’humidité change lentement, c’est un phénomène qui affecte la répétabilité de la mesure.
Pour une humidité relative de 80%, une augmentation de la température passant de 15 ºC à 30 ºC diminuerait de 3 dB (à 1 000 Hz) le niveau sonore à 800 m de la source de bruit. De telles variations de température sont fréquentes sur une période de 24 heures.
Les exigences relatives aux moyens de traiter les conditions météorologiques dans le cadre de mesures de bruit dans l’environnement, varient en fonction des Normes. Nous vous conseillons de vous référer à la législation en vigueur dans votre pays pour plus d’informations.