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Les météorologues ont recours à une combinaison de mesures expérimentales et de simulations sur des supercalculateurs sophistiqués. Les variables à mesurer sont la température, la pression, la vitesse du vent et les précipitations. Les instruments utilisés pour mesurer ces variables n'ont pas besoin d'être sophistiqués et une station météorologique de base peut être placée dans un jardin privé.
Thermomètre
Un thermomètre mesure la température. Il existe plusieurs types de thermomètres, dont le plus courant est l’instrument à verre de mercure. Il s’agit d’une ampoule de verre dans laquelle est placé du mercure liquide. Lorsque la température augmente, la dilatation thermique entraîne une augmentation du volume de mercure, ce qui entraîne une augmentation du niveau. Une échelle sur l'ampoule permet de lire la température. Les unités de température sont les degrés Celsius ou Fahrenheit.
Baromètre
Les météorologues mesurent la pression atmosphérique avec un baromètre. Le type de baromètre le plus courant est très similaire au thermomètre à mercure. Il consiste en un tube de mercure avec une extrémité scellée et une extrémité ouverte. Le baromètre fonctionne en équilibrant le poids du mercure avec la pression atmosphérique. Si le poids du mercure est supérieur à la pression atmosphérique, le niveau de mercure diminue. Inversement, si la pression atmosphérique est supérieure au poids du mercure, son niveau augmente. Il existe plusieurs unités de pression, mais les unités métriques les plus couramment utilisées sont le pascal et le bar.
Anémomètre
Un anémomètre mesure la vitesse du vent atmosphérique. Il consiste en un tube en plastique avec une plaque mobile, maintenue sur une plate-forme. Un trou dans la partie inférieure du tube permet au vent d'exercer une force sur la plaque, entraînant son mouvement dans le tube. Une échelle écrite sur le tube permet de lire la vitesse du vent. La vitesse du vent est normalement mesurée en kilomètres par heure ou en miles par heure.
Ombromètre
Un ombromètre vous permet de mesurer les précipitations. Ces dispositifs sont très basiques et consistent normalement en un récipient en plastique à l’échelle millimétrique. L'eau recueillie dans le tube peut être lue sur la balance. Les ombromètres plus sophistiqués ont un conteneur avec une balance numérique et permettent de tracer les précipitations sur un ordinateur.