campagne multi-technique d’étude de la charge océanique
TRANSCRIPT
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