L’environnement au sein duquel évolue un observateur émet des rayonnements lumineux qui sont détectés par les yeux et permettent au système visuel de former une image. Or la présence de brouillard perturbe la propagation de la lumière, la soumettant à de multiples diffusions. Il s’en suit une profonde modification du signal visuel, et par conséquent une perte de visibilité.
1.3. Aspect perceptif
1.3.1 Définitions de la visibilité
Si l’on se réfère encore une fois au dictionnaire6, la visibilité est « la qualité, le caractère
de ce qui est visible, discernable », et donc « de ce qui peut être vu, reconnu ». Selon cette définition, la visibilité est qualificative de ce que l’on regarde.
Un autre dictionnaire7donne une définition plus spécifique, et plus adaptée à notre contexte :
« qualité de l’atmosphère, permettant de voir à une plus ou moins grande distance ». Selon cette autre définition, la visibilité est qualificative de l’atmosphère à travers laquelle est faite l’observation.
Ainsi, la notion de visibilité dépend à la fois de la nature de l’objet observé (lumineux ou sombre, ponctuel ou étendu), et de l’atmosphère qui sépare cet objet de l’observateur. De plus, il est possible de la quantifier sous la forme d’une distance, ce qui explique qu’on parlera indifféremment de visibilité et de distance de visibilité.
Dans le vocabulaire international de l’éclairage [CIE87], la notion courante de visibilité est prise au sens météorologique : « la plus grande distance à laquelle un objet noir de dimensions convenables peut être reconnu de jour sur le ciel à l’horizon ». Bien entendu, le terme « conve-nable » laisse libre cours à l’interprétation. Dans un rapport préliminaire pour la CIE sur la vision de la signalisation en atmosphère perturbée, Blaise [Bla81] utilise un diamètre apparent de 3’ (ce qui équivaut à un disque de moins de 10 cm de diamètre observé à une distance de 100 m) ; Météo France [GM92] considère des diamètres angulaires compris entre 0,5° et 5° (ce qui équivaut à un disque de 1 à 8 m de diamètre vu à 100 m). Quoi qu’il en soit, la définition météorologique est basée sur des hypothèses trop restrictives pour être vraiment applicable en pratique.
1.3.2 Les distances de visibilité
En pratique, la visibilité (météorologique) est définie comme la plus grande distance à la-quelle il est possible de voir et d’identifier à l’œil nu un objet étendu sur le ciel à l’horizon de jour, et une source lumineuse diffuse d’intensité modérée de nuit.
La distinction des conditions diurnes et nocturnes conduit à l’utilisation de deux distances de visibilité. Dans le vocabulaire international de l’éclairage [CIE87], la « portée visuelle » est utilisée de jour, et la « portée lumineuse » est utilisée de nuit. Une troisième distance de visibilité est également introduite, la « portée optique météorologique », qui permet de faire le lien entre les deux précédentes et qui a été choisie pour définir la visibilité dans la terminologie de la météorologie routière [NFP98].
1.3.2.1 La portée visuelle
La portée visuelle est la distance à laquelle un objet donné peut être reconnu dans des condi-tions déterminées, avec les seules limitacondi-tions de la transmissivité atmosphérique et du seuil de contraste [CIE87]. Elle est utilisée comme distance de visibilité de jour, car elle correspond à
6. Petit Larousse illustré, 1981. 7. Le Petit Robert 1, 1992
l’atténuation atmosphérique du contraste C entre l’objet, de luminance L, et le fond sur lequel
il se détache, de luminance Lf:
C = L − Lf
Lf (1.22)
On peut la mettre en relation avec la loi de Koschmieder, qui relie le contraste apparent C
d’un objet observé sur le ciel à l’horizon, à une distance d’observation donnée d, au contraste C0
de cet objet lorsqu’il est observé à courte distance, et au coefficient d’extinction atmosphérique
K que l’on suppose uniforme :
C = C0e−Kd (1.23)
1.3.2.2 La portée lumineuse
La portée lumineuse est la distance la plus grande à laquelle un feu donné peut être reconnu dans des conditions d’observation déterminées, avec les seules limitations de la transmissivité atmosphérique et du seuil d’éclairement sur l’œil de l’observateur [CIE87]. Elle est utilisée comme distance de visibilité de nuit, car elle correspond à l’atténuation atmosphérique du flux lumineux.
On peut la mettre en relation avec la loi d’Allard, qui donne l’éclairement lumineux E produit sur une surface par une source lumineuse en fonction de l’intensité lumineuse I de la source dans la direction de la surface, de la distance d entre la surface et la source et du coefficient d’extinction atmosphérique K que l’on suppose uniforme ; la surface est normale à la direction de la source et celle-ci est suffisamment éloignée pour qu’on puisse la considérer comme une source ponctuelle :
E = I
d2 e−Kd (1.24)
1.3.2.3 La portée optique météorologique
La portée optique météorologique V est la longueur d’un trajet dans l’atmosphère sur lequel le flux lumineux d’un faisceau quasi parallèle de rayonnement, émanant d’une source lumineuse de température de couleur 2700 K, est réduit de 95% [CIE87].
La valeur de l’atténuation a été choisie de telle sorte que ce terme conduise à une mesure ap-proximative de la visibilité (météorologique) définie précédemment, pour un seuil de contraste
Cs fixé arbitrairement à 5%, quoique les anglo-saxons utilisent plutôt un seuil de 2%. C’est la
raison pour laquelle la notation V a été attribuée à ce paramètre.
La portée optique météorologique est reliée au coefficient d’extinction atmosphérique K, que l’on suppose uniforme, par la formule suivante :
e−KV = Cs (1.25)
qui s’écrit plus couramment, pour un seuil de contraste de 5% :
V ' 3