La marégraphie et le système d'observation SONEL

Présentation de Guy Wöppelmann (Université de La Rochelle) aux 2èmes Rencontres Scientifiques et Techniques Résif | 12-14 octobre 2015, La Grande Motte

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1. www.sonel.org La marégraphie et le système d’observation SONEL Plan: 1. Les mesures du niveau marin 2. De l’importance des déplacements du sol 3. Le système d’observation SONEL 4. Limites et perspectives par Guy Wöppelmann guy.woppelmann@univ-lr.fr 2e Rencontres Scientifique et Technique RESIF La Grande Motte, 12-14 octobre 2015
2. 1. Marégraphe & Marégraphie ?  Marégraphe - Etymologie → du latin ‘ mare ’ : mer → du grec ‘ graphein ’ : écrire, dessiner  Marégraphie ? Simon (2007): « Par son étymologie, le terme de ‘ marégraphie ’ se rapporte à la description du phénomène de marée et aux instruments qui, par leurs mesures, en ont permis une meilleure connaissance » R. Chazallon (1802-1872)
3. 1. Marégraphe & Marégraphie ?  Marégraphe - Etymologie → du latin ‘ mare ’ : mer → du grec ‘ graphein ’ : écrire, dessiner  Marégraphie ? Simon (2007): « Par son étymologie, le terme de ‘ marégraphie ’ se rapporte à la description du phénomène de marée et aux instruments qui, par leurs mesures, en ont permis une meilleure connaissance » Extension aux autres phénomènes qui affectent le niveau de la mer... → Houle → Seiches → Ondes de tempête → Tsunamis → Effets météo → Effets saisonniers → Circulation océanique → Interannuels → Variations climatiques → … R. Chazallon (1802-1872)
4. Marégraphe mécanique 1. De quelles mesures dispose-t-on ? 1831 1679 1960 1985 Niveau de la mer géocentrique 1992 Acoustique & Radar Echelle de marée Capteur pression Niveau de la mer relatif Altimétrie radar satellite Z X Y O
5. Maps by NOAA Climate.gov team (Stephen Gill) 1932 Tide Gauge 2. Importance des déplacements verticaux à la côte
6. Maps by NOAA Climate.gov team (Stephen Gill) 1932 Tide Gauge 2011 Tide Gauge 2. Importance des déplacements verticaux à la côte
7. Maps by NOAA Climate.gov team (Stephen Gill) 1932 Tide Gauge 2011 Tide Gauge 2. Importance des déplacements verticaux à la côte
8. IPCC (2007) Vaasa http://www.fgi.fi/fgi/themes/land-uplift  La connaissance des déplacements verticaux est cruciale aussi bien → dans l’utilisation des marégraphes, → que dans l’altimétrie radar satellite  Avantage et inconvénients → dépendent de l’application 2. Importance des déplacements verticaux à la côte
9. 1.7 ± 0.2 mm/yr (1900-2009) The evidence for sea level change over multi-decadal to century timescales comes from tide gauge records IPCC (2013) 1.7 ± 0.2 mm/yr (1900-2009) Evidence for spatial variability in the rates of sea level change from satellite altimetry  Climate signals versus Vertical displacements ?  Challenges: → Rates of sea-level change: ~2 mm/yr → Standard errors: a fraction of the signals to be useful in long term sea level studies! 2. Importance des déplacements verticaux à la côte
10.  Station selection criteria: → Tide gauge records > 50yr from 1900 → 70% of valid data Local land motion are the most likely source of this spatial variability 2. Importance des déplacements verticaux à la côte Douglas (2001)
11. 2. GPS velocities at TG... How well do they work?
12. 2. GPS velocities at TG... How well do they work? Douglas (2001) Dispersion has reduced to 0.5 mm/yr
13. www.sonel.org Un cas simple de Système de Systèmes d’Observation Global Earth Observation System of Systems (www.epa.gov/geoss/) 3. Qu’est-ce que SONEL ? (Système d’Observation du Niveau des Eaux Littorales) www.sonel.org Constellation GPS
14. www.sonel.org  Mondiale mais nationale (81 Marégraphes)  Mondiale et internationale (GPS) Extension géographique
15. www.sonel.org Les marégraphes français et leur co-localisation GPS CGPS@TG sans GPS avec GPS à proximité (<15km) avec GPS dédié (26)
16. www.sonel.org Maintenance des stations GPS dédiées à l’étude du niveau de la mer Maintenue par SONEL Maintenue par RENAG CGPS@TG Acquisition RENAG La Rochelle
17. www.sonel.org Stations GPS dédiées à l’étude du niveau de la mer CGPS@TG
18. www.sonel.org CGPS@TG Stations GPS dédiées à l’étude du niveau de la mer
19. www.sonel.org www.sonel.org Ancrage international et applications scientifiques Objectifs affichés (qui évoluent : Groupe d’experts) : → Circulation Océanique → Tendances long terme → [1992] Comparaison altimétrie satellite → [2004] Tsunamis et ondes de tempête → [2009] Références verticales (unification) Autres (secondaires, implicites) : → Nouvelles technologies & performances → Données historiques (”data archeology”)
20. www.sonel.org  Mondiale mais nationale (Marégraphes)  Mondiale et internationale (GPS) Extension géographique
21. www.sonel.org Estimer les mouvements du sol : Champ de vitesses verticales GPS SONEL/produits http://www.sonel.org/-Vertical-land-movement-estimate-.html?lang=en
22. www.sonel.org Tendances relatives & absolues du niveau de la mer SONEL /produits http://www.sonel.org/-Sea-level-trends-.html?lang=en Tendances estimées sur une durée donnée (au choix > 29 ans)
23. www.sonel.org 4. Limites : Accès aux données SONEL = GLOSS dedicated GPS@TG Data Assembly Centre (www.sonel.org)
24. www.sonel.org Résidus de positions des stations /solution combinée « repro2 » 4. Limites : Leçons de la campagne repro2 de l’IGS Consortium ULR De l’importance de se confronter aux autres (Cadre RENAG…?) Rester parmi meilleurs n’est pas acquis une fois pour toutes (c’est un défi continu…)
25.  Working hypotheses 1. GPS antenna vertical movement  Tide gauge land movement 2. Land movements are linear over the tide gauge records length  Some examples…  Local land motion monitoring (stability)  Geodetic link between GPS antenna and TGBM  Ancillary local information (geology, topography…) specially, if the GPS was not installed for sea level studies! 4. Autres limites : hypothèses de travail  Perspectives: InSAR or PSI (Form@Ter...)
26. > 26 Persistent Scatterer interferometry (PSI) results (Envisat scenes over 2003-2010) 78% of the PS velocities are within the range [-1.4 ; 0.7] mm/yr (Mean : -0.4 mm/yr)
27.  Déplacements verticaux : source importante de variabilité spatiale  Masque la détection d’empreintes climatiques (fonte des glaces…)  Modèles GIA par essence limités au phénomène de GIA  Besoin des méthodes de géodésie spatiale (GPS…)  Plus grande cohérence spatiale des tendances du niveau marin  Rôle crucial du repère de référence terrestre (ITRS)  Perfs actuelles : ~0.5 mm/an (origine), ~0.05 ppb/an (échelle)  Perfs nécessaires : 0.1 mm/an (origine), 0.01 ppb/an (échelle)  Satellite GRASP (NASA, CNES?)  Besoins et perspectives  Programme dédié de co-localisation GPS@TG  Complément InSAR aux mesures ponctuelles GPS : Form@Ter  Analyse des mesures GPS : un cadre français de comparaison ?  Stations GPS@TG : maintenance à long terme (> 10 ans) Quid des stations hors métropole ? 5. Conclusions & Perspectives
28. Bureau exécutif ARCHITECTURE & PERIMETRE DE SONEL Flux de données produits/métadonnées A créer ou en cours de création Existant & opérationnel Relatif à la Géodésie Relatif à la marégraphie Relatif à la combinaison Marégraphie+Géodésie LEGENDE Flux d’information, de recommandations CODE COULEUR Extérieur au périmètre de SONEL Connexion physique Lien Internet Comité de pilotage Communauté Scientifique, Utilisateurs Élaboration des produits (niveaux moyens absolus et tendances, …) IGN/LEGOS/LIENSs/SHOM Système d’information des données de SONEL www.sonel.org Centre d’analyses GNSS Consortium ULR Élaboration produits spécifiques Calcul des niveaux moyens relatifs et tendances, … LIENSs Élaboration produits spécifiques GNSS co-localisés marégraphes Centre international GLOSS LIENSs Collecte, archivage, diffusion Centre de données et Portail www.sonel.org réseaux de marégraphes Coordination nationale SHOM Collecte, archivage, diffusion Centre de données et Portail refmar.shom.fr Réseaux de stations GNSS RGP RENAG GLOSS Autres … RONIM Réseaux de marégraphes ROSAME Autres … produits DORIS, Gravimétrie Rattachements géodésiques (GNSS, nivellement, calage, …) IGN/LEGOS/LIENSs/SHOM DORIS, Gravimétrie COLLECTE SUIVI STABILITE PRODUITS ET SERVICE