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Autres applications géophysiques

La géophysique est l'étude du globe terrestre et des processus physiques qui s'y produisent, depuis son noyau jusqu'à sa surface. L'altimétrie est une contribution incontournable pour mesurer la bathymétrie, les anomalies de gravité terrestre et les tsunamis, comme nous l'avons détaillé dans les autres pages. Toutefois, l'altimétrie permet également d'aborder d'autres applications concernant la géophysique : mouvements des plaques tectoniques, mouvements des pôles, mouvements de la croûte terrestre, Système de Référence Internationale, centre de gravité de la Terre ... Doris, système d'orbitographie et de localisation précises, devient un véritable géomètre de l'espace pour répondre aux besoins de la géodésie et de la géophysique.

 

Mesurer la dérive des continents


Doris mesure le poids des saisons


Mystère à Socorro
Geoid calculated by doris system

Suivre la position du centre de la Terre

Un pôle remuant


Système de référence international

Mesurer la dérive des continents

La surface terrestre est constituée de plaques tectoniques qui se déplacent très lentement les unes par rapport aux autres. Ces déplacements sont notamment responsables des tremblements de Terre. La précision obtenue avec des mesures Doris sur plusieurs années permet de suivre des mouvements horizontaux imperceptibles. Grâce aux données Doris, on a, pour la première fois, mesuré la rotation de la plaque antarctique et un rapprochement des plaques africaine et eurasienne de 2 cm par an.

Plus d'information :

  • Crétaux J.F., L. Soudarin, A. Cazenave, et F. Bouillé, 1998: Present-day plate tectonic plate motions and crustal deformations from the Doris Space system, J. Geophys. Res., 113, 30167-30181.

Doris mesure le poids des saisons

Amplitude des déformations verticales de la croûte terrestre dues aux variations de pression atmosphérique, de couverture neigeuse, d'humidité des sols et de distribution des masses d'eau océaniques, déduites des modèles et des observations de chacun de ces paramètres. (Crédits Legos)
Amplitude of vertical crustal motions

Comme une balle sur laquelle on appuie, la Terre réagit aux pressions exercées à sa surface en se déformant. Plusieurs causes à ces pressions : le poids de l'atmosphère, celui de la couverture neigeuse, de l'humidité des sols, des masses d'eau océaniques... Le système Doris d'orbitographie et de positionnement précis permet de détecter ces déformations de la croûte terrestre, d'une amplitude de quelques millimètres. On observe en particulier les variations saisonnières, dues par exemple à la neige (Metsahovi), ou aux variations des masses d'eau océaniques (Tristan da Cunha).

Plus d'information :

  • Mangiarotti S., Cazenave A., Soudarin L., Cretaux JF., 2001. Annual vertical crustal motions predicted from surface mass redistribution and observed by space geodesy. J. Geophys. Res. Solid Earth 106 (B3): 4277-4291.

 

 

Mystère à Socorro ...

Séries temporelles des altitudes mensuelles Doris (points) et des différences de niveaux de la mer (mesures Topex/Poséidon moins marégraphe, ligne rose) sur l'île de Socorro. Crédits Legos.

En 1993, les scientifiques ont observé un enfoncement important et inhabituel (15 cm sur l'année) de la station Doris de l'île de Socorro, au large du Mexique. Dans le même temps, les marégraphes immergés à proximité de ces côtes, ont enregistré une élévation du niveau de la mer. En rapprochant ces deux types de données et celles des altimètres de Topex/Poséidon, on a trouvé l'explication : le fond de la mer s'était affaissé suite à une éruption volcanique sous-marine au début de l'année 1993.

 

Plus d'information : 

  • Cazenave A., Dominh K., Soudarin L., Ponchaut F. et Le Provost C., 1999: Sea level changes from Topex-Poséidon altimetry and tide gauges, and vertical crustal motions from Doris, Geophys. Res. Lett., 26, 2077-2080.

Suivre la position du centre de gravité de la Terre

Le centre de gravité de la Terre n'est pas fixe. Il évolue à l'intérieur d'un cube de 3 cm de côté en fonction de certaines redistributions de masse à la surface du globe. Elles ont pour origine le déplacement des masses océaniques, l'humidité des sols, le poids de la couverture neigeuse ou le volume des nappes phréatiques... Doris mesure, au fil des saisons, ces variations millimétriques qui affectent le calcul d'orbite.

Plus d'information:

  • Bouille F., Cazenave A., Lemoine J.M., et Crétaux J.F., 2000: Geocenter motion measured from space geodesy and predicted from climatic data, Geophys. J. Int., 143, 71-82.

Un pôle remuant

   

Les mouvements du pôle entre 1993 et 2010; un losange noir marque chaque 1er janvier. À partir de 1993, les mesures Doris (points de couleur) suivent avec une précision de plus en plus grande ce phénomène (l'échelle des variations est très exagérée par rapport à la dimension de la Terre : une 1 milliseconde d'arc fait ici environ 3 cm). (Crédits Cnes/CLS)

La Terre ne tourne pas toujours exactement de la même façon : la distribution de sa masse, sa vitesse de rotation,... varient. Il en résulte des mouvements de l'axe de rotation - et donc des pôles. On a ainsi observé que le pôle réel se situe parfois jusqu'à une dizaine de mètres de sa position théorique. Il tourne autour de ce point, et avec lui l'axe de rotation de la Terre.

 

Participer au système de référence international

Depuis le 18e siècle, chaque nation a entrepris la création de son propre réseau géodésique en plaçant des bornes sur son territoire, de façon à constituer un maillage. En France, les géomètres de l'Institut Géographique National en ont réalisé récemment une version modernisée. Avec l'apparition des techniques de géodésie spatiale, un réseau a pu être défini à l'échelle du globe et constitue dorénavant un système de référence terrestre international de grande précision (ITRF). Depuis 1994, les mesures Doris, participent à son maintien. L'ensemble homogène des stations Doris a permis de le densifier tout en complétant la couverture de l'hémisphère Sud.

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