L'emploi des cerfs-volants comme moyen d'étudier les hautes régions de l'atmosphère au point de vue météorologique est une des applications les plus fécondes qui aient été faites du cerf-volant, et l'une de celles où les résultats scientifiques seront probablement les plus importants. J. Lecornu (cerfs-volants - 1910)
The use of the kites, for studying weather in the upper layers of the atmosphere, is one of the most fertile applications and probably where the scientific contributions will be the most significant. J. Lecornu (cerfs-volants - 1910)

Au printemps 1749, deux étudiants écossais, Thomas Melville et Alexander Wilson, travaillent sur la réalisation de cerfs-volants en papier, entre 1.20m et 2.20m. Ils les font voler ensemble sur la même ligne (en train = l'un derrière l'autre).

Cette technique leur permet d'élever des thermomètres "dans les hautes régions de l'atmosphère". La méthode de vol est simple : le plus petit des cerfs-volants est envoyé dans les airs, lorsqu'il ne peut plus soulever la corde, un autre un peu plus grand est accroché à celle-ci, pour soulager le poids, et ainsi de suite, avec des appareils de plus en plus grands. L'altitude de prise de température est calculée en fonction de la longueur de corde déroulée et de l'angle qu'elle fait avec l'horizon.

En 1835, la commémoration des expériences de B. Franklin, voit la création du "Franklin kite Club", dont le but est de réaliser des expériences électriques, en utilisant des cerfs-volants carrés en soie.

L'un de leurs membres, James Pollard Espy les utilise pour étudier les propriétés des nuages, pour déterminer la hauteur des cumulus et il a pu ainsi détecter des courants ascendants sous les bases des nuages. À partir des données recueillies lors des vols de cerfs-volants, il a pu établir une relation entre la hauteur de la base des nuages, la température de surface et les points de rosée.

Il fut le premier scientifique à décrire avec précision la formation des nuages. Ses travaux, (The Philosophy of Storms) publiés en 1841, permettent d'établir les premières cartes américaines de suivi des orages. Il contribuera ainsi au développement de la science météorologique.

Il faudra attendre 1847 pour que Sir Francis Reynolds et W.R. Birt, de l'observatoire de Kew Garden, en Angleterre, dessinent un cerf-volant hexagonal, capable, grâce à un système de téléphérique, de monter et de descendre des instruments de mesure le long de la ligne de retenue. Ces cerfs-volants sont très stables.

En 1878, un français, M. Hervé-Mangon, décolle une série d'appareils enregistreurs au moyen de cerfs-volants. Ses résultats déclenchent d'autres expériences, qui permettront une véritable place du cerf-volant dans l'étude des sciences météorologiques.

1880, M. Jobert, de la Société française de Navigation Aérienne préconise l'emploi des cerfs-volants par rapport aux ballons. Ils ont l'avantage de maintenir les instruments de mesure à une même altitude au cours de la journée, les résultats obtenus sont donc plus rigoureux.

First tests

In spring 1749, two Scottish students, Thomas Melville and Alexander Wilson, build paper kites ; between 1.20m and 2.20m tall. They fly them together on the same line (in train, or one behind the other).

The Philosophy of Storms - James Pollard Espy

In 1835, the commemoration of experiments of B Franklin experiments brings the creation of the "Franklin kite Club". Its purpose is to carry out electrical experiments, by using square silk kites.

One of their members, James Pollard Espy, uses them to study the properties of clouds, to determine the height of cumulus clouds, and detected updrafts below the cloud bases. From data collected in kite flights, he was able to establish a relationship between cloud base heights and surface temperatures and dew points.

He was the first scientist to accurately describe how clouds form. His work, (The Philosophy of Storms) published in 1841, enable to create the first American storm follow-up charts. He will thus contribute to the development of weather sciences.

In 1847, Sir Francis Reynolds and W.R. Birt, of the Kew Garden observatory in England, designed a very stable hexagonal kite that allowed to shuttle instruments up and down the line, thanks to a cable car system.

W. Eddy

Lancer un cerf-volant à quelques centaines de mètres au-dessus du sol, c'est facile, mais le problème est autrement compliqué quand on veut atteindre des altitudes de 2 000 ou 3 000 mètres. En mai 1891, William Eddy, a l'idée d'atteler 5 cerfs-volants ensemble, chacun ayant sa corde particulière qui vient se rattacher en un point d'une corde principale. Des premiers essais avec des cerfs-volants hexagonaux munis de queue lui donnent d'excellents résultats. Il atteint ainsi, dès le début, une hauteur de 1 800m (Bayonne - New Jersey). Mais ces premières expériences font reconnaître certains défauts des cerfs-volants ordinaires : pour laisser un libre jeu à leur longue queue, on est obligé de les atteler à d'immenses distances les uns des autres sur la corde principale. Ces raisons déterminent William Eddy à renoncer à l'emploi des cerfs-volants hexagonaux munis de queues.

En 1893, Eddy découvre lors de l'exposition universelle de Chicago, un cerf-volant traditionnel de l'île de Java (cerf-volant malais : losange sans queue) qui lui permet d'améliorer encore les siens. En 1894, à l'Observatoire de Blue Hill (Massachussets) il emploie avec succès ces cerfs-volants. ils s'enlèvent et se maintiennent dans l'air sous le moindre souffle de vent. Ils ont une force ascensionnelle plus grande, leur stabilité reste complète. (Photo de droite)

W. Eddy

To launch a kite up to a few hundred meters from the ground is easy, but reaching altitudes of 2 000 to 3 000 meters is a much more complicated problem. In May of 1891, William Eddy, has the idea : attaching 5 kites together, each one having his own line connected to the main line.

A first set of tests, using hexagonal kites provided with a tail, give him excellent results. Thus, from the very start, he reaches a height of 1 800m (Bayonne - New Jersey). But these first experiments reveal certain problems with the ordinary kites : to leave enough free space to their long tail, it is necessary to attach them far apart on the main line. This problem causes William Eddy to give up using hexagonal kites with long tails.

In 1893, Eddy discovers a traditional kite from Java Island, during the Chicago World Fair (Malayan kite : Lozenge without a tail), that enable him to improve his system. In 1894, at the Blue Hill Observatory (Massachusetts) he uses them successfully. They take off and stay aloft with the slightest breeze. They provide a stronger lifting force and their stability remains unaffected (photo on right).

Observatoires aux US

En 1883, Douglas Archibald, membre de la Société Météorologique de Londres mesure la vitesse du vent à différentes altitudes en expédiant à 500 mètres quatre anémomètres. Il utilise, le premier, des lignes métalliques, beaucoup moins lourdes que les lignes de cordes traditionnelles, et des cerfs-volants losange, fait de soie et de bambous, montés en train.

Ses travaux permettent le développement d'observatoires météo : "United States Weather Bureau" et le "Blue Hill Observatory" (fondé en 1885 par Abott Lawrence Roth)

30 septembre 1895, le US Weather Bureau publie la première carte météorologique quotidienne.

1898 Le président William McKinley ordonne au Bureau météorologique américain de mettre en place un réseau d’alerte contre les ouragans.

Observatories in the US

1883, Douglas Archibald, member of the Weather society of London measures the wind speed at various altitudes by sending four anemometers up to 500 meters high.

He is the first to use metallic lines, much lighter than traditional ropes, and trains of diamond kites, made of silk and bamboo.

His work allows the development of weather observatories :

1895, September 30, the U.S. Weather Bureau publishes the first daily weather map. And in 1898 President William McKinley orders the U.S. Weather Bureau to establish a hurricane warning network.

Blue-Hill

A.L. Rotch a commencé à tenir un petit journal de la météo en 1878 (Boston). Ce journal révèle qu'il était un observateur compétent. Peu de temps après l'obtention de son diplôme d'ingénieur, il commenc à concevoir un observatoire privé pour continuer à s'intéresser de plus en plus au climat. Après avoir acheté un terrain au sommet de Great Blue Hill, près de la résidence d'été de la famille à Milton, il planifie sa construction avec l'aide de son frère, Arthur, architecte. Le "Blue Hill Observatory" est fondé en 1885.

En 1896, après avoir pris connaissance des travaux de L. Hargrave, l'US Weather Bureau utilise des cerfs-volants cellulaires.

M. A. L. Rotch se sert d'un anémo-thermographe construit par son ami M. Ferguson, et d'un baro-thermo-hydrographe en aluminium, exécuté spécialement par la maison Richard de Paris. On suspend ces appareils par une corde en acier, résistant à 127 Kg de traction, entre deux cerfs-volants ou plus, rattachés au fil d'acier par des cordes indépendantes.

Différents types de cerfs-volants sont employés. Les principaux sont le cerf-volant malais, le cellulaire d'Hargrave et un cerf-volant plat à quille verticale, imaginé par M. Clayton l'un des expérimentateurs de Blue Hill.

1897, à Blue-Hill, les appareils météorologiques sont enlevés plus de cent fois à des hauteurs vraiment prodigieuses.

cerf-volant Hargrave et Météographe - Hargrave Kite with Meteograph

Blue-Hill

Rotch began to keep a small diary of the weather in 1878 (Boston). This diary revealed that he was a proficient observer. Soon after engineering graduation, he began to conceive of a private observatory to carry on his growing interest in the weather. After purchasing a plot of land at the top of Great Blue Hill, near the family’s summer home in Milton, he began to plan construction with the help of his brother, Arthur, who was an architect. The Blue Hill Observatory is founded in 1885

In 1896, after learning about Hargrave's work, the US Weather Bureau uses cellular kites.

L Rotch uses an anemo-thermograph, built by his friend Mr. Ferguson, and an aluminum baro-thermo- hydrograph, especially made by the Richard house of Paris. These instruments are suspended by a strong (127 kg resistance) steel wire under two or more kites. The kites are attached to the main steel wire with individual lines.

Several types of kites are used; mostly Malayan kites, Hargrave's cellulars and a flat kite with vertical keel, designed by Mr. Clayton; one of Blue Hill's researchers.

Observatoire de Trappes

En 1894, Léon-Philippe Teisserenc de Bort est chargé par la commission des nuages d'organiser la station française pour étudier le mouvement et l'altitude des nuages. Académicien et Chevalier de la Légion d'honneur, il avait été auparavant chef du Service de Météorologie Général au Bureau Central de Météorologie de 1880 à 1892. 1896, de Bort fonde, à Trappes, l'observatoire de météorologie dynamique.

Entre 1896 et 1897 il réalise plus de 4000 clichés photographiques de nuages pour étudier leur mouvement et leur altitude.

En collaboration avec H. Hildebrandsson, il édite le premier "Atlas International des Nuages".

Dés 1897, en association avec Roth, il commence l'exploration de l'atmosphère à l'aide de cerfs-volants.

Il développe et met au point une technique et des instruments précis pour faire des sondages.

Mais limité par la hauteur atteinte par les cerfs-volants, il utilise le ballon-sonde dès 1898. Il dépasse alors la hauteur de 20 000 mètres.

Observatory of Trappes

In 1894, Léon-Philippe Teisserenc de Bort was commissioned by the Commission des nuages ​​to organize the French station to study the movement and altitude of clouds.

He had been, from 1880 to 1892, the Chief of the General weather Service at the Central Weather Office. He is also Academician and Chevalier of the Legion of Honour.

1896, de Bort founds, in Trappes, the dynamic weather observatory. Between 1896 and 1897, he realizes more than 4000 photos of clouds to study their movement and their altitude.

Collaborating with H. Hildebrandsson, he publishes the first "International Atlas of Clouds". In 1897, in association with roth, he begins to explore the atmosphere using kites. He develops and refines both a technique and accurate instruments to probe the atmosphere.

But limited by the height reached by the kites, he uses the weather balloon as early as 1898. He then exceeds the height of 20,000 meters.

Météographe

Le Météorographe (enregistreur - photo de droite) est repris dans tous les établissements étrangers similaires à celui de Trappes.

Ils sont souvent équipés d'un baromètre, deux thermomètres et d'un hygromètre. L'enregistrement des courbes de mesure se fait sur un cylindre, recouvert d'une feuille d'aluminium enduit de noir de fumée. Il enregistre sur un cylindre enduit de noir de fumée la pression atmosphérique (baromètre à tube de Bourdon), la température (bilame) et l'humidité de l'air (hygromètre à cheveu) du sol jusqu'à l'altitude d'éclatement du ballon.

Emile Wenz propose même d'associer à ce système un appareil capable de prendre automatiquement des clichés photographiques de ces enregistrements par déclenchement programmé toutes les minutes.

L.T.de Bort publie dans La Nature en 1898 :
"... On a pu constater dernièrement une curieuse distribution de la température dans la verticale. En effet, le 2 novembre, la température, qui était à l'Observation de Trappes de 7° à 2 heures, baissait progressivement jusqu'à 3° à l'altitude de 450 m, pour s'élever ensuite un peu au- dessus de 10° à l'altitude de 1 200m. Cette distribution de tempéraure s'est maintenue pendant toute la nuit. Une circonstance accidentelle ayant obligé à laisser en l'air les cerfs-volants jusqu'au lendemain matin (pendant 18 heures consécutives)."

Pour la campagne de mesures en mer d'Otaria en 1905-1906, le météorographe Teisserenc de Bort a été placé dans un panier en osier porté par un ballon, au-dessus du panier, le parachute plié. (photo ci-dessous)

Meteograph

The measurement curves are recorded on a cylinder, covered with an aluminum foil coated with lampblack.

Emile Wenz proposes to associate this system with an automatic apparatus to take pictures of these recordings every minute.

L.T.de Bort publishes in La Nature in 1898:
"We recently noticed a curious vertical distribution of temperature. Indeed, on November 2, the reported temperature was of 7° at Trappes at 2 o'clock. It dropped gradually to 3° at 450 m, only to rise again : up to a little above 10°, at an altitude of 1 200m. This temperature distribution remained during all the night ; An accidental circumstance having forced us to leave the kites in flight until the next morning (during 18 consecutive hours)."

For the Otaria Sea Measurement Campaign in 1905-1906, the Teisserenc de Bort meteorograph was placed in a wicker basket carried by a balloon, above the basket, the folded parachute. (photo on left)

Congrès Météo 1900

1900, le siècle bascule. L'exposition Universelle de Paris ouvre ses portes. Le Congrès International de Météorologie se tient à l'occasion de cette Exposition Universelle : " Cent quatre-vingts météorologistes environ répondirent à l'appel de leurs collègues de Paris, et dix-huit Etats, tant d'Europe que d'Amérique, s'y sont fait représenter officiellement".

A cette occasion, dans une remarquable conférence faite à Meudon le 18 septembre, M. Rotch donne des renseignements sur les intéressants travaux de Blue-Hill :
"le 21 juillet 1900 l'altitude atteinte, la plus haute à cette époque, fut de 4 815 m. Il fallut 6 800 m de fil et six cerfs-volants. Le poids total soutenu en l'air était de 55 Kg."

L. Rotch espérait atteindre 5 000m d'altitude, mais c'est L.T. de Bort qui les atteindra et même les dépassera à l'Observatoire de Trappes.

Weather Congress, 1900

1900, the century turns. Paris World Fair opens. The International Weather Congress is held as a part of this World Fair : Around one hundred and eighty meteorologists answered the invitation of their colleagues of Paris. Eighteen nations, both of Europe and America, are officially represented.

5 000 mètres à Trappes

1901, Teisserenc de Bort dépasse les 5 000m (5 250 m exactement) à Trappes. Pour retrouver les cerfs-volants en cas d'accidents, ils sont munis d'une carte d'identité et portent cette étiquette : "Les personnes qui trouveront ces appareils sont priées instamment de les mettre en lieu sûr et surtout de laisser le fil d'acier sur le sol sans le rouler. Elles préviendront le plus tôt possible l'observatoire de Trappes du lieu où s'est produit la chute".

Le météorographe répond aux exigences des membres de la Commission internationale chargée de coordonner les ascensions internationales. Il est devenu une sorte de standard puisque 73% des ballons-sondes lâchés pendant les sondages internationaux de 1901 l'utilisaient.

1902, il publie, auprès de l'Académie des Sciences, le texte qui lui attribue la découverte de la stratosphère au terme de 3 ans de sondages répétés de jour et de nuit (par cerfs-volants et ballons).

En 1917, Gabriel Pantenier est nommé chef d'expériences et de fabrication de cerfs-volants aérologiques à l'observatoire de Trappes où il collabore pendant 18 mois avec les meilleurs spécialistes en météorologie. L'usine de Pantenier à Lille travaillera en étroite collaboration avec l'Observatoire de Trappes pendant de nombreuses années.

5000 meters with Trappes

1901, Teisserenc de Bort exceeds 5000 m (5 250 m actually) at Trappes. To retrieve the kites in the event of an accident, they are provided with an identity card and carry this label : "The person who finds these apparatuses is urged to store them in secure place, making sure to leave the steel wire on the ground without rolling it, and to communicate the position of the landing site as soon as possible to the Trappes observatory".

The Meteorograph meets the requirements of the members of the International Commission responsible for coordinating international ascents. It became a kind of standard since 73% of the weather balloons dropped during the 1901 international surveys used it.

1902, he publishes, to the "Academie des sciences", a text that will allot him the discovery of the stratosphere, after 3 years of repeated day and night probing by both kites and balloons.

Record en Mer

L'exploration de l'atmosphère en mer commence dés cette année 1902 ; d'abord en mer danoise, puis en Méditerranée et sur l'Océan Atlantique. Les premières ascensions sont effectuées par L. Rotch puis par Teisserenc de Bort. En 1903, lors de l'expédition Franco-Scandinave dans les mers du Nord, sous la direction de T. de Bort, les cerfs-volants météorologiques atteignent une altitude de 5 900 m. C'est le record d'altitude pour un cerf-volant. Photos prises à bord de la Princesse Alice lors d'une campagne scientifique

Record at sea

The exploration of the atmosphere at sea begins in 1902, initially near Denmark; then in the Mediterranean sea and Atlantic Ocean. The first flights are carried out by L Rotch, then by Teisserenc de Bort. In 1903, during the French-Scandinavian expedition in the North Sea lead by T. de Bort, the weather kites reach an altitude of 5900 m. It was the record altitude reached by a kite, then. Photographs taken on board "Princesse Alice" during a scientific campaign.

Observatoires Européens

L'exploration des hautes régions de l'atmosphère au moyen de cerfs-volants est pratiquée dans un grand nombre de pays : En Russie, par l'institut aérodynamique de Koutchino sous la direction de Kousnetzov. En Autriche par le professeur Hugo de la Weiner Flagtchnischer Verien En Allemagne à Lindeberg

European observatories

The exploration of the upper layers of the atmosphere by means of kites is practiced by several countries: In Russia, by the aerodynamic institute of Koutchino; under the direction of Kousnetzov. In Austria, by professor Hugo of the "Weiner Flagtchnischer Verien". In Germany at Lindeberg.