1

Campagne multi-technique d’étude de la charge océanique, entre la pointe Bretagne et

le Cotentin

Partenaires impliqués

CLDG, La Rochelle (3) Archivage et diffusion des données

ESGT, Le Mans (4) Observations et traitements GPS

GEMINI - OCA, Grasse (10) Station Laser Ultra Mobile

IGN - LAREG (1) Traitement GPS

IGN - SGN (4) Observations et traitements GPS

IPGP, Paris (4) Inclinométrie

IPGS/EOST, Strasbourg (3) Gravimétrie absolue

LDL, Montpellier (3) Observations et traitements GPS

LEGOS, Toulouse (2) Modèles de marée et effets de charge

SHOM, Brest (2) Gravimétrie et logistique SLUM

UMR Sisyphe, Paris (1) Gravimétrie et inclinométrie

Au total 37 personnes !

2

Objectifs: validations croisées des modèles et des techniques permettant de caractériser le phénomène

Validation des modèles de marées océaniquesValidation du modèle de "propagation" de la déformation sur le continent réponse de la Terre solideValidation des solutions GPS de pas de temps court (avec le problème de la séparation des effets troposphériques)Validation de l’inclinométrie Validation de la technique SLUM (laser ultra mobile, tir sur satellites) Validation de la gravimétrie (absolue et relative)

Et surtout: Confrontation et inter-validation du tout!

Exemple d’enjeuManip 1998 è 16% de différence entre le ∆g mesuré et modélisé

Hauteur d’eau + modèle de Terre

è effet prédit

Instrument (gravimètre)

è effet observé

16% d’écart

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25 ObservationsModèle

29 Mars 30 Mars

3

Rappel sur le calcul de la charge océanique

Nombres de Love de chargecalculés à partir des équations de la déformation de la Terre :

' ' ', ,n n nh l k

Calcul des fonctions de Green marée océanique

déformation de la Terre

Effet de charge

Déplacement vertical:

Effet sur la gravité:

( ) ( )'

0

. cosn nnT

aU h PM

α α∞

=

= ∑

( ) ( ) ( )' '

0

2 ( 1) . cosn n nnT

g n h n n k PM

γ α α∞

=

= + − +∑

Convolution

Modèle de marée océanique

4

Carte de l’effet calculé en France

Effet en gravité généré par l’onde M2 (CSR3)

Déplacement vertical en mmle 27 Octobre 1999 à 11h TU

L’expérience

Gravimètres

GPSBaromètres

SLUM

Mars Octobre

CherbourgBrest

CherbourgBrest

Cherbourg

Brest

CherbourgBrest

CherbourgBrest

Cherbourg

Bretagne et Cotentin(12)

Cherbourg

Bretagne (6)

BretagneBretagne et Cotentin (6)

12 GPS, 2 gravimètres CG-3M, 1 gravimètre absolu, 2 inclinomètres « Blum », 1 Station Laser Ultra Mobile

5

TREV

BRST

DIBE

PAIM

YGEA

LAMB

MALO

CHER

COUT

BAYE

FLER

DUCE

MANS

SURZ

Gravimétrie Absolue

FG-5 dans le tunnel du Rouleà Cherbourg

6

Gravimétrie Absolue

FG-5 à Cherbourg7 jours de mesures, du 12 au 18 mai 2004Toutes corrections sauf charge océanique1 point / heure

-8

-4

0

4

8

133 134 135 136 137 138 139 140

Jour Décimal

mic

roG

al

Charge prédite G absolu FG5

Gravimétrie Absolue

-8

-4

0

4

8

133 134 135 136 137 138 139 140

Jour Décimal

mic

roG

al

Charge prédite G absolu FG5

7

La gravimétrie relative

Deux sites d’installation: Brest et Cherbourg

Gravimètres relatifs CG-3M

Enregistrements longue durée

(10 mois)Tunnel du Roule

EPSHOM

Signal temporel observé

Extrait sur une courte durée (quelques jours)Correction de la dérive instrumentale et de la marée terrestreSignal prédit à partir de FES99 (8 ondes)

-15

-10

-5

0

5

10

15

134.5 135 135.5 136 136.5 137 137.5 138 138.5

Jour

mic

roG

al

CG-3M Prédiction

8

Inclinométrie

2 pendules horizontaux en silice (Blum), fabriqués par M.F.EsnoultInstallés dans le tunnel du Roule => température stable, bruit faibleAcquisition : 1 point / 10 secondes

Inclinométrie

Résolution : quelques 10-8 rad

Calibration à mieux de 10%

Mais dérive et sensible aux effets environnementaux

9

Inclinométrie

Observations Inclinométriques NS à Cherbourg, mai 2004Données brutes, sans correction (pendule BLUM)

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

133.5 134.0 134.5 135.0 135.5 136.0 136.5 137.0 137.5 138.0Jour décimal

µrad

Inclinomètre orienté N/S

Observations corrigées (rouge), effet prédit (bleu)

133.5 134 134.5 135 135.5 136 136.5-0 .5

-0 .4

-0 .3

-0 .2

-0 .1

0

0 .1

0 .2

0 .3

0 .4

0 .5

Jour

µra

d

10

Inclinomètre orienté E/O

133.5 134 134.5 135 135.5 136 136.5-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Jour

µrad

Observations corrigées (rouge), effet prédit (bleu)

Station Laser Ultra Mobile

11

Observations mi septembre à fin octobre

0

10

20

30

40

50

60

total : 203

FTLRS - BREST 2004nombre de passages

passages 8 1 6 4 5 3 1 38 1 2 51 25 58

ajis cham env1 ers2 gfo1 grca grcb jas1 lag1 lag2 star stel topx

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

total : 3090

FTLRS - BREST 2004nbre de points normaux

NPTS 119 5 62 61 77 27 9 804 1 12 475 218 1220

ajischam

env1 ers2 gfo1 grca grcb jas1 lag1 lag2 star stel topx

Modèle de marée

Actuellement : FES 99, puis FES2004

Grilles pour les 8 ondes principales : M2, S2, K1, O1, N2, P1, K2, Q1

Différence avec 16 ondes FES99 : - en moyenne moins de 3%- au maximum 10% d’écart

Et ondes non linéaires…

12

Pour la suite …

GPS à voir présentation suivante

Gravimétrie à signal longue durée, analyse spectrale

Inclinom étrieà signal longue durée, validation pour la charge océanique, problème de calibration, problème de déphasage, problème de correction effet de pression

Station Laser Ultra Mobile à comparaison au modèle et inter-validation avec GPS

Approche multi -techniques à étude ∆g/∆h, différents points de vue du même phénomène, étude de la déformation de la Terre