Décibel (HU)

Traduction anglaise : Decibel

Dernière mise à jour : 28/07/2025

Utilisé en acoustique pour mesurer un niveau sonore, le Bel (B) est plus généralement défini comme le logarithmique du rapport entre l’entrée et la sortie d’un circuit électronique. Les unités prises en compte peuvent être diverses (watts, volts, ampères, etc.), mais la plupart du temps c’est la puissance qui est considérée ; en pratique, on utilise plutôt le décibel (dB) qui est égal à 10 fois le Bel (relation 1) :

$ V (dB) = 10.log\frac{Psortie}{P}\qquad (1) $

Avec :

• V : valeur en dB ;
• Psortie : puissance de sortie ;
• P : puissance d’entrée.

Utilisation en hydrologie

En hydrologie, le décibel est surtout utilisé pour caractériser la puissance rétrodiffusée vers l'antenne d'un radar météorologique ou la réflectivité des précipitations.

dBm et quantification de la puissance reçue

Dans le cas des radars, de façon pratique, on norme généralement la puissance en entrée (dans ce cas la puissance rétrodiffusée vers l'antenne : $ Pr $) à 1 milliwatt ; on parle alors de dBm (relation 2) :

$ V (dBm) = 10.log\frac{Pr}{1 mW}\qquad (2) $

La raison de l’utilisation du décibel est que la puissance du signal rétrodiffusée est de plusieurs ordres de grandeur plus faible que le signal émis. Les antennes de réception des radars sont ainsi capables de détecter des puissances minimales de l’ordre de 10^-11 milliwatts (ce qui est proche du bruit ambiant) et d'analyser linéairement une gamme de 8 à 10 ordres de grandeur au-delà de cette valeur. Les récepteurs des radars météorologiques ont ainsi une dynamique couvrant approximativement la gamme de -110 à -30 dBm, formulation plus simple que de travailler sur une gamme de puissance reçue variant de 10^-11 milliwatts à 10^-3 milliwatts.

dBz et quantification de la réflectivité

De la même manière, la réflectivité globale $ Z $ d'un volume contenant des hydrométéores s’exprime en mm⁶/m³ et il est possible de la normer par rapport à la réflectivité d'une cible standard : $ Z_0 $ = 1 mm⁶/m³ qui correspond à une cible sphérique de 1 mm de diamètre (taille moyenne des gouttes d'eau) dans un volume de 1 m³ ; on parle alors de dBz (relation 3) :

$ Z(dBz) = 10.log\frac{Z}{Z_0}\qquad (3) $

La réflectivité des précipitations varie en général entre 20 et 60 dBz.

Relation entre dBm et dBz

Les radars météorologiques sont étalonnés afin de faire coïncider le niveau de bruit du récepteur (à savoir environ −113 dBm) avec le niveau de réflectivité de 0 dBz à 100 km (UIT, 2023). Il existe donc une relation, fonction de la distance à la cible, entre le logarithme de la réflectivité mesurée en dBz et la puissance rétrodiffusée mesurée à l'antenne en dBm (figure 1). Voir Radar hydrométéorologique (HU).

Figure 1 : Niveaux de signal relatifs correspondant aux niveaux de réflectivité et à la distance ; Source : UIT (2023).

Bibliographie :

• UIT (2023) : Recommandation UIT-R M.1849-3 ; Aspects techniques et opérationnels des radars météorologiques au sol ; 54 p. ; disponible sur https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/m/R-REC-M.1849-3-202302-I!!PDF-F.pdf

Pour en savoir plus :

• https://www.radartutorial.eu/18.explanations/ex15.fr.html