Version du 7 novembre 2010 à 23:27

Novembre 2010

• N. Zelensky , F.G. Lemoine , D. Chinn , D. Rowlands , S. Luthcke , B. Beckley , D. Pavlis , S. Klosko , M. Ziebart , A.J. Sibthorpe, P. Willis, V. Luceri ,DORIS/SLR POD modeling improvements for Jason-1 and Jason-2, Advances in Space Research, 46(12), 1541-1558, DOI: 10.1016/j.asr.2010.05.008.
  • La stabilité sur le long terme et la précision des orbites de satellite est une composante cruciale des missions Jason-1 et Jason-2(OSTM), réalisant un système de référence pour la cartographie des océans utilisant ces mesures altimétriques. Les mesures de poursuite DORIS en liaison avec celle de la télémétrie laser (SLR) ont fourni des orbites qui sont à la fois très exactes mais aussi cohérentes au cours des différentes missions en utilisant les modèles les plus récents et les plus exacts pour le calcul d’orbite (POD). Ces modèles incluent le champ de gravité (statique et variable dans le temps) issu des mesures de la mission GRACE, et des raffinements du système de référence terrestre basé sur des mesures SLR et DORIS fournissant un complément uniforme de stations au sol. Des améliorations supplémentaires ont été réalisées dans le cadre de la modélisation des forces de surfaces agissant sur les satellites ou sur les corrections troposphériques dans le cadre de DORIS. Cet article présente les différentes améliorations de modèles pour Jason-1 et Jason-2, incluant une étude de sensibilité des résultats DORIS aux erreurs dans l’estimation du retard troposphérique. Nous montrons que le modèle de pression de radiation solaire de l’UCL (University College London) pour Jason-1, qui inclut le calcul ombres portées par le satellite lui-même et la re-radiation thermique, fournit de meilleurs résultst que le macro-modèle pour le calcul des forces de surface. Une diminuation des résidus laser peut être observé au cours des tous les régimes d’attitude à la fois pour Jason-1 et pour Jason-2. Une amélioration significative est obtenue lorsque l’angle du plan d’orbite avec le soleil est faible et lorsque l’ombre portée par la Terre est maximum. L’amélioration globale de la composante radiale d’orbite pour jason-1 avec le modèle UCL est de 3 mm en RMS, ce qui est corroboré par l’amélioration indépendante des résidus de l’altimètre aux points de croisement. Une attention particulière a été portée à l’orbite Jason-2 afin d’étudier l’impact des améliorations techniques récentes de la technologie DORIS. Des tests utilisant des mesures laser ou altimétriques suggère que les solutions Jason-2/DORIS en mode dynamique réduite, SLR/DORIS et GPS ont toutes atteinte une précision radiale de 1cm. Des tests indépendants à partir de mesures laser montrent que les résidus à haute élévation sont en moyenne de 1.02 cm pour DORIS-seul, de 0.94 pour GPS pour les orbites dynamiques réduites. Les différences d’orbites suggèrent que les principales erreurs résiduelles pour la solution Jason-2 en mode dynamique proviennet aux effets de pression de radiation solaire, ainsi qu’aux variations saisonnières du champ de gravité non capturés par les termes annuels dérivés de la mission GRACE. - mis en ligne 08/11/10

• J.J. Valette , F.G. Lemoine , P. Ferrage , P. Yaya , Z. Altamimi , P. Willis, L. Soudarin , IDS contribution to ITRF2008, Advances in Space Research, 46(12), 1614-1632, DOI: 10.1016/j.asr.2010.05.029
  • Pour la première fois, l’International DORIS Service (IDS) a produit une combinaison par technique, basée sur la contribution de 7 centres d’analyse (AC), incluant l’Agence Spatiale Européenne (ESOC), l’Obervatoire Géodésique de Pecny (GOP), Geoscience Australie (GAU), le Goddard Space Flight Center (GSFC) de la NASA, l’Institut Géographique National (IGN), l’Institut d’Astronomie et l’Académie des Sciences de Russie (INASAN, nommé ici INA), et le CNES/CLS (LCA). Les centres d’analyse ont utilisés 5 softwares différents pour traiter les données DORIS de 1992 à 2008 : NAPEOS (ESA), Bernese (GOP), GEODYN (GSFC, GAU), GIPSY/OASIS (IGN et INASAN) et GINS (LCA). Les données de 7 satellites ont été considérées (TOPEX/Posiedon, SPOT-2, SPOT-3, SPOT-4, SPOT-5, Envisat et Jason-1). Chaque centre a fournit des solutions hebdomadaires en format SINEX, incluant soit la maytrice de covariance complète soir des équations normales. Les calculs de ces centres d’analyse ont utilisé les derniers modèles de champ de gravité issus des mesures de la mission GRACE, des améliorations dans la stratégie de calcul de la pression de radiation solaire afin de stabiliser le géocentre, une estimation plus fréquente des paramètres de frottement atmosphérique afin d’améliorer les coordonnées de stations et le mouvement du pôle, tout particulièrement durant la période 2001-2002, des fonctions de rabbatement améliorées pour la correction troposphérique, et un nouveau jeu de coordonnées de stations DPOD2005, issu de l’ITRF2005. Nous avons utilisé le logiciel CATREF pour combiner les différentes solutions hebdomadaires des centres d’analyse afin de produire 3 itérations d’une solution IDS globale combinée. Entre le développement de la solution initiale IDS-1, et la solution finale IDS-3, les centres d’analyses ont améliorés leurs calculs et soumis de nouvelles solutions afin de corriger les problèmes liés aux corrections troposphériques dans le facteur d’échelle du système de référence terrestre, pour réduire les erreurs dans les coordonnées de stations dues à la modélisation du frottement atmosphérique pour les satellites DORIS, ainsi que pour améliorer la stratégie de calcul pour la combinaison de ces résultats.La solution finale IDS-3 a une cohérence interne (WRMS) de 15 à 20 mm avant 2002 et de 8 à 10 mm après 2002, lorsque 4 ou 5 satellites fournissent des données DORIS pour les solutions hebdomadaires. La solution finale IDS-3 inclut les coordonnées et vitesses de 130 stations reparties sur 67 sites différents, pour lesquels 35 ont founir des données pendant 16 ans (1993.0-2009.0). Les paramètres de la rotation terrestre (EOP) montrent un accord en termes de RMS avec la série IERS C04 de 0.24 mas en X et de 0.35 mas en Y. La comparaison des coordonnées avec l’ITRF2005 montre un accord de 8 mm (RMS) en horizontal et de 10.3 mm en altitude. Les RMS en vitesses par rapport à l’ITRF2005 sont de 1.8 mm/an en Est, de 1.2 mm/an en Nord et de 1.6 mm/an and vertical. - mis en ligne 08/11/10

• F.G. Lemoine, N. Zelensky , D. Chinn , D. Pavlis , B. Beckley , S.B. Luthcke , P. Willis, M. Ziebart , A. Sibthorpe , J.P. Boy , V. Luceri , Towards development of a consistent orbit determination, TOPEX/Poseidon, Jason-1 and Jason-2, Advances in Space Research, 46(12), 1513-1540, DOI: 10.1016/j.asr.2010.05.007.
  • Le jeu de données altimétriques des missions TOPEX/Posiedon, Jason-1 et Jason-2 founit désormais une série temporelle d’observations synoptiques de l’océan qui s’étale sur 17 ans depuis le lancement de TOPEX en 1992. L’analyse de ces données altimétriques, incluant l’utilisation de l’altimétrie pour surveiller l’évolution du niveau des mers, nécessite une orbite de référence stable, exacte et cohérente sur la totalité des observations. Dans cet article, nous décrivons le recalcul des séries temporelles d’orbite qui s’appuyent sur un jeu cohérent de systèmes de références terrestres et de modèles géophysiques. Les orbites recalculées sont compatibles avec les Conventions IERS 2003 pour l’océan, les marées terrestres. Elles utilisent des améliorations du système de référence terrestre ITRF205, appliquent les résultats de la mission GRACE pour modéliser la partie statique et variable du champ de gravité terrestre, utilisent les modèles de pression de radiation solaire de l’UCL (University College London) for Jason-1, utilisent des améliorations pour la modélisation troposphérique pour DORIS et appliquent le modèle GOT4.7 pour la marée océanique, à la fois pour la marée océanique dynamique et pour la surcharge atmosphérique. Les nouvelles orbites TOPEX montrent un résidu moyen de 1.79 cm pour les mesures de télémétrie laser (Laser), à comparer au 2.21 cm obtenus pour les orbites précédentes fournies dans les MGDR-B. Ces nouvelles orbites TOPEX montrent un accord radial de 0.70 cm RMS avec les lesures indépendantes SLT aux points de jonction. L’exactitude globale de ces orbites est estimée à 1.5-2.0 cm sur toute la période d’observation. L’orbite Jason-1 recalculée montre un accord radial avec l’orbite GDR-C de 1.08 cm RMS. La solution dynamique DORIS/SLR du GSFC (Goddard Space Flight Center) pour Jason-2 montre un accord radial de 0.70-1.06 cm avecs les orbites indépendantes du CNES (Centre National d’Etudes Spatiales) et du JPL (Jet Propulsion Laboratory). En utilisant ces nouvelles orbites ainsi que les toutes dernières corrections altimétriques pour TOPEX, Jason-1 et Jason-2 nous obtenons une augmentation du niveau moyen de la mer de 3.0  0.4 mm/an pour la période entre septembre 1992 et may 2009. - mis en ligne 08/11/10

• M.L. Gobinddass , P. Willis, M. Menvielle , M. Diament, Refining DORIS atmospheric drag estimation in preparation of ITRF2008, Advances in Space Research, 46(12), 1566-1577, DOI: 10.1016/j.asr.2010.04.004.
  • Afin de préparer l’ITRF2008, toutes les techniques de géodésie spatiale (VLBI, SLR, GPS et DORIS) génèrent des solutions nouvelles, basées sur une combinaison des solutions individuelles des différents centres d’analyse par technique. Ces retraitements de données sont basés sur de nouvelles sélections de modèles, ainsi que sur des paramétrisation et des stratégies de calculs qui sont uniques pour chaque centre d’analyse et pour chaque technique. Tandis qu’un bon accord existe actuellement pour les modèles entre les différents groupes, grâce à l’existence des Conventions de l’IERS, il existe une grande diversité de choix pour l’estimation de certains paramètres, permettant ainsi de futures améliorations dans cette direction. Le but de cette étude est d’étudier plus en détail l’estimation du paramètre de frotement atmosphérique utilisé pour générer la nouvelle solution DORIS/IGN ignwd08 préparée pour l’ITRF2008. Nous utilisons ici une méthode pour comparer différentes stratégies de calculs. Dans une première étape, en analysant des résultats mono-satellites pour un petit nombre de semaines mais pour une grand nombre de stratégies d’estimation possibles, nous montrons qu’une estimation plus fréquente du paramètre de frottement atmosphérique (typiquement toutes les 1 à 2 heures au lieu de toutes les 6 à 8 heures comme précédemment) permet d’obtenir de meilleurs résultats pour les satellites DORIS les plus bas (SPOT et Envisat) en termes de coordonnées de stations aux sol ou en terme de position de pôle de la rotation terrestre. Cette nouvelle stratégie confirme des résultats précédents obtenus pour résoudre un problème spécifique qui apparaît lors d’évènements géomagnétiques intenses, tels que les orages géomagnétiques. Les différences entre les stratégies d’estimation considérées sont particulièrement notables durant ces rares périodes d’activité géomagnétique extrême (quelques jours par an). Dans de tels cas, lorsque le paramètre de frottement n’est estimé que toutes les 6 heures ou moins souvent, une dégradation importante est constatée dans les résultats de coordonnées de stations (120 mm au lieu de 20mm) et un biais important apparaît dans l’estimation du mouvement du pôle (5 mas au lieu de 0.3 mas). Dans une deuxième étape nous avons retraité les données d’une année de mesures DORIS (2003) dans le cadre d’un calcul standard multi-satellites. Nous avons pu ainsi confirmer ces premières hypothèses sur un jeu de données plus important afin de consolider ces premiers résultats. La stratégie d’estimation proposée est simple à mettre en œuvre pour tous les logiciels et est déjà actuellement utilisé par plusieurs autres centres d’analyse de l’International DORIS Service, afin de générer les nouvelles solutions qui seront utilisées pour l’ITRF2008. - mis en ligne 08/11/10

• O. Bock, P. Willis, M. Lacarra ,P. Bosser, An intercomparison of DORIS tropospheric delays estimated from DORIS and GPS data, Advances in Space Research, 46(12), 1648-1660, DOI: 10.1016/j.asr.2010.05.018.
  • Les techniques DORIS (Détermination d’Orbite et Radiopositionnement Intégré sur Satellites) et GPS (Global Positioning System) sont affectés de la même manière par des retards de propagation dans l’atmosphère neutre (troposphère) et par conséquence utilise des stratégies de calculs proches pour réduire ces erreurs. Nous avons comparé des retards troposphériques zénithaux (ZTD) estimés pour 52 paires de stations GPS et DORIS en co-location sur 35 sites entre 2005 et 2008. Nous trouvons qu’il existe un biais systématique global négatif de -4mm et un biais médian de -2 mm, avec toutefois une large dispersion des résultats en fonction des sites et tout particulièrement un biais plus important potentiellement lié avec des problèmes encore non résolus dans les calculs DORIS en rapport avec l’Anomalie Sud Atlantique (SAA). L’écart-type standard des différences de ZTD est de l’ordre de 4 à 12mm d’un point de vue global et de 8 mm en moyenne. Les valeurs les plus grandes de ces différences correspondent aux stations dans l’hémisphère sud. La variabilité spatiale de ces différences est compatible avec des études précédentes mais demeure encore largement inexpliquée. Nous montrons que DORIS est moins sujet aux changements d’instruments que GPS (seul un décalage de -4mm est observé dans le ZTD de la série temporelle de station Toulouse). A l’inverse, des discontinuités et des signaux annuels parasites sont observés dans les séries temporelles GPS. Une discontinuité de +5 mm est observée le 5 novembre 2006, correspondant à la transition entre les modèles d’antennes relatifs et absolus pour GPS. L’utilisation de modèles d’antennes GPS améliorés (eg pour la station GODE) montre une réduction du signal annuel parasite (par exemple de 5mm à 2mm pour METS). Globalement l’accord entre les deux techniques est bon, bien que les résultats DORIS montrent une plus grande variabilité. La grande stabilité temporelle des résultats DORIS et la bonne répartition géographique de ses stations, font de DORIS un candidat potentiel pour la météorologie et les études climatiques, du moins tant qu’une durée raisonnable d’observable peut être utilisée pour filtrer les données (eg. Les différences diminuent de 8.6 mm à 2 .4 mm en utilisant des moyennes à 5 jours). Aucune application en temps réel n’est considérée. Cette technique pourrait être un possible contributeur au système GGOS (Global Geodetic Observing System) pour la climatologie. - mis en ligne 08/11/10

Août 2010

• L. Cerri, J. P. Berthias, W. I. Bertiger, B. J. Haines, F. G. Lemoine, F. Mercier, J. C. Ries, P. Willis, N. P. Zelensky, M. Ziebart, 2010, Precision Orbit Determination Standards for the Jason Series of Altimeter Missions ,Marine Geodesy, Volume 33, Issue S1 2010 , pages 379 – 418, DOI: 10.1080/01490419.2010.488966.
  • Le satellite Jason-1 pour l'altimétrie et sa mission complémentaire Jason-2/OSTM ont été lancés respectivement en décembre 2001 et en juin 2008 afin de fournir à la communauté scientifique une série temporelle continue d'observations de grande précision de la surface topographique des océans. Ces deux missions comportent à leur bord les 3 systèmes d'orbitographie les plus performants à l'heure actuelle (DORIS, GPS, télémétrie laser), afin d'atteindre les spécifications opérationnelles sur le calcul d'orbite (mieux que 1.5 cm en radial) à fournir dans les enregistrements géophysiques (GDR).Cet article présente les modèles et stratégies d'estimation communes à ces deux missions Jason, utilisés pour générer la version C de ces GDR. Il fournit une analyse complète du budget d'erreur pour des applications altimétriques. En particulier, la moyenne des RMS entre les différences radiales entre les orbites Jet Propulsion Laboratory (USA) et le CNES (France) en mode "dynamique réduite" pour Jason-2 est inférieure à 6mm. Pour les modèles dynamiques utilisés, le principal contributeur en termes de résidus de nature systématique, générant des erreurs périodiques géographiquement corrélées, ont une amplitude au niveau de quelques mm. Concernant les dérives d'orbite dans le sens Nord-Sud, toutes les solutions permettent un centrage de l'orbite meilleur que 1 mm/an. - mis en ligne 08/11/10

• S.L. Marcus, O. de Viron, and J. O. Dickey, 2010, Interannual atmospheric torque and ENSO: Where is the polar motion signal? ,J. Geophys. Res., doi:10.1029/2010JB007524, in press.
  • La rotation présente des fluctuations complexes: la durée du jour varie, mais aussi l'axe de rotation, comme si la Terre chancelait sur son orbite au cours du temps (on appelle cela le mouvement du pôle). L'une des cause principale de ces variations est l'interaction entre la Terre et le système climatique. En particulier, le phénomène El-Nino est l'une des causes majeures de la variation de la longueur du jour. En revanche, il ne joue pas du tout sur le mouvement du pôle. En étudiant les interactions entre Terre et atmosphère, on peut comprendre pourquoi. Pour faire court, la géométrie du phénomène El-Nino est essentiellement symétrique par rapport à l'équateur, ce qui réduit l'effet sur le mouvement du pôle qui demande une assymétrie. En outre, l'océan, aux mêmes échelles de temps, perturbe fortement le mouvement du pôle, ce qui masque la signature (faible pour les raisons sus-mentionnées) du phénomène El-Nino jusqu'à la faire disparaître. - mis en ligne 08/11/10

• D. Bercovici et C. Michaut, 2010, Two-phase dynamics of volcanic eruptions : compaction, compression and the conditions for choking,Geophys. J. Int. 182, doi:10.1111/j.1365-246X.2010.04674.x, p. 843-864.2010).
  • Lors des explosions volcaniques, des mélanges de gaz et de particules de magma sont projetés à des vitesses extrêmement élevées. Les modèles d’écoulement homogène montrent qu’un choc se produit dans l’écoulement lorsque la vitesse du mélange atteint environ 150-200 m/s. Or des vitesses «supersoniques » de l’ordre de 600 m/s ont été estimées pour le gaz à l’évent, et expliquées par des variations de taille du conduit volcanique. Dans cet article nous présentons un modèle d’écoulement à haut nombre de Reynolds d’une suspension de particules de magma dans un gaz compressible. Dans ce mélange où les deux phases sont séparables, les ondes acoustiques sont fortement dispersives: les ondes à faibles longueurs d’onde se propageant à la vitesse du son dans le gaz pur, et les ondes à forte longueur d’onde se propageant à la vitesse du son dans un mélange homogène. Nous montrons qu’un choc ne se produit dans l’écoulement que si la vitesse du gaz atteint la vitesse du son dans le gaz pur et pouvons donc expliquer les vitesses observées sans faire intervenir de variations dans la taille du conduit volcanique. - mis en ligne 08/11/10

Juin 2010

• Bazin S., Feuillet N., Duclos C., Crawford W., Nercessian A., Bengoubou-Valérius M., Beauducel F., Singh S.C. (2010),The 2004–2005 Les Saintes (French West Indies) seismic aftershock sequence observed with ocean bottom seismometers,Tectonophysics doi:10.1016/j.tecto.2010.04.005.
  • Rapidement après le séisme des Saintes de 2004, l'IPGP en concertation avec l'INSU a mis en place en place une opération d'intervention pluridisciplinaire. Six OBS (sismomètres de fond de mer) ont été déployés autour de l’archipel des Saintes lors de la campagne GUADOBS(GUAdeloupe-Dominique OBS). Cette installation temporaire a permis de compléter le réseau terrestre de l’Observatoire Volcanologique et Sismologique de Guadeloupe et de préciser la localisation des répliques. Elle a ainsi pu déterminer précisément la portion de faille responsable du séisme. Cet article décrit l’activité des différentes failles et propose un modèle pour expliquer l’étonnante longévité des répliques qui se poursuivent encore actuellement. - mis en ligne 03/06/10

Mai 2010

• Van Camp, M., L. Metivier, O. de Viron , B. Meurers, and S. D. P. Williams (2010),Characterizing long time scale hydrological effects on gravity for improved distinction of tectonic signals, J. Geophys. Res., doi:10.1029/2009JB006615, in press.
  • Quelles sont les influences hydrologiques à long terme sur les mesures gravimétriques ? Une variation locale de la pesanteur peut résulter soit d’un changement de la répartition des masses aux alentours, soit d’un mouvement vertical du gravimètre. Le suivi de la pesanteur est, à l’heure actuelle, une des méthodes les plus précises pour mesurer ces déformations verticales, pour autant que l’on puisse s’affranchir de la contribution des variations de masse, en particulier en provenance de l’hydrologie. Cet article montre, sur base de mesures gravimétriques effectuées en différents endroits du globe et sur base d’un modèle hydrologique que, pourvu que l’on mesure pendant suffisament longtemps (de 3 à 17 ans selon les lieux), on doit pouvoir s’affranchir des effets hydrologiques et mesurer les vitesses verticales avec une précision du mm par an. - mis en ligne 31/05/10

• Willis P., Boucher C., Fagard H., Garayt B., Gobinddass M.L. (2010),Contributions of the French Institut Géographique National (IGN) to the International DORIS Service, Advances in Space Research, 45(12), 1470-1480,DOI:10.1016/j.asr.2009.09.019
  • Contributions de l’Institut Géographique National (IGN) au service International DORIS. DORIS est l’une des 4 techniques de géodésie spatiale participant au système global d’observations géodésiques (GGOS) dans lequel l’IGN a joué un rôle actif depuis sa création. Au sein de du service DORIS international (IDS), l’IGN tient une position particulière. Tout en étant responsable de l’installation et de la maintenance des stations du réseau permanent de poursuite DORIS, il gère aussi l’un des 2 centres de données globaux de l’IDS. Il est aussi l’un des centres d’analyses générant pour l’IDS un certain nombre de produits scientifiques, en particulier la nouvelle solution ignwd08 préparée pour l’ITRF2008. Cet article présente les différentes activités de l’IGN au sein de l’IDS, les résultats actuels ainsi que les évolutions déjà envisagées. Les résultats DORIS récents montrent qu’une précision géodésique de 10 mm peut être obtenu lorsque 4 satellites DORIS sont disponibles. Des comparaisons avec des jeux de coordonnées/vitesses récents (ign07d02, ign09d02) et des ITRFs plus anciens montrent que les erreurs existent à la fois dans les résultats DORIS et dans les résultats de combinaisons de type ITRF. Certains problèmes plus techniques, liés aux calculs DORIS eux-mêmes, sont aussi discutés. En particulier, nous pouvons maintenant rejeter l’hypothèse d’une erreur liée à la correction troposphérique pour le problème détecté pour Envisat le 12 octobre 2004. Certains applications géodésiques (système de référence terrestre, mouvement du pôle de la rotation terrestre) et géophysiques du système DORIS sont aussi présentés, en tant qu’extension scientifique naturelle de ces activités de service. - mis en ligne 31/05/10

• Willis P., Fagard H., Ferrage P., Lemoine F.G., Noll C.E., Noomen R., Otten M., Ries J.C., Rothacher M., Soudarin L., Tavernier G., Valette J.J. (2010), The International DORIS Service, Toward maturity, Advances in Space Research, 45(12), 1408-1420, DOI: 10.1016/j.asr.2009.11.018
  • Le service DORIS international (IDS. DORIS est l’une des 4 techniques de géodésie spatiale participant à la réalisation du système d’observation géodésique global (GGOS). A ce titre, il permet de réaliser le système de référence géodésique primaire et de déterminer les paramètres de la rotation terrestre de l’IERS. Depuis quelques années, sous l’égide de l’Association Internationale de Géodésie, un service international DORIS (IDS) a été créé afin de dynamiser les coopérations scientifiques internationales dans ce domaine et de générer de nouveaux produits scientifiques. Cet article présentent l’organisation actuelle de l’IDS, ainsi que de nouveaux résultats scientifiques. Pour la première fois, en vue de la réalisation de l’ITRF2008, 7 centres d’analyses DORIS ont calculés des séries temporelles de coordonnées (1993.0-2009.0). Ces solutions individuelles ont ensuite été cumulé pour obtenir une série combinée IDS-2 d’une précision d’environ 10 mm. Des comparaisons d’orbites ont montré un excellent accord entre toutes ces solutions individuelles, tant pour les satellites SPOTs (eg. 0.5-2.1 cm RMS en radial pour SPOT-2) que pour Envisat (0.9-2.1 cm RMS en radial), alors que les centres d’analyses utilisent des logiciels différents ainsi que des modèles et stratégie d’estimation multiples. Il existe maintenant une large participation internationale au sein de l’IDS qui devrait déboucher prochainement sur une amélioration significative des résultats géodésiques. - mis en ligne 31/05/10

• Gillet N., Jault D., Canet E., and Fournier A. (2010), Fast torsional waves and strong magnetic field within the Earth's core, Nature, 465, 74-77, 2010. doi: 10.1038/nature09010
  • Si le champ magnétique terrestre est bien connu à la surface de notre planète, la détermination de son intensité et de sa structure à l'intérieur du noyau liquide, qui en est à l'origine, demeure encore un objectif à atteindre. En utilisant pour la première fois dans ce domaine une méthode par assimilation d'observations, nous révélons l'existence d'une onde de torsion rapide (4 ans) dans le noyau liquide. Nous en déduisons que l'intensité du champ y est de quelques milliteslas (mT). - L'INSU en parle ... - mis en ligne 12/05/10

Mars 2010

• Bosser P., Bock O., Thom C., Pelon J., Willis P. (2010), Improvement of GPS tropospheric and height estimates using Raman lidar measurements , Journal of Geodesy, 84(4), 251-265, DOI: 10.1007/s00190-009-0362-x
  • Cet article étudie l'impact des variations rapides et à petite échelle de la vapeur d'eau sur la détermination des altitudes GPS. Nous utilisons des observations de radiomètres a vapeur d'eau d'un Lidar Raman pour déterminer les hétérogénéites de la vapeur d'eau et pour corriger les retards de propagation du signal GPS. Nous utilisons les données de 4 sessions courtes d'observations (6 heures) réalisées pendant la campagne VAPIC (15 mai au 15 juin 2004). La détermination des retards troposphèriques hydrostatiques par Lidar Raman montre un bon accord avec les mesures de radiosondes (biais inférieur à 1 mm et écart-type inférieur a 2.8 mm) et de radiomètres micro-ondes de deux instruments (biais inférieur a 6.0 mm et écart-type inférieur à 1.3 mm pour l'un, biais inférieur à 6.6 mm et écart-type inférieur à 3.8 mm pour l'autre).Un calcul GPS standard ne peut pas prendre en compte ces variations rapides du retard troposphèrique zénithal humide (ZWD). L'estimation de ce retard peut être améliorée après corrections des mesures de phase GPS. Plusieurs méthodologies permettant de combiner les mesures Lidar et GPS sont présentées. - mis en ligne 15/03/10

Février 2010

• A. Peltier, T. Staudacher, P. Bachèlery, New behaviour of the Piton de La Fournaise volcano feeding system (La Reunion Island) deduced from GPS data: influence of the 2007 Dolomieu crater collapse, Journal of Volcanology and Geothermal Research, sous presse.
  • Suite à l'éruption majeure d'Avril 2007, au cours de laquelle le cratère Dolomieu s'effondra sur une profondeur de ~320m, un nouveau comportement éruptif est apparu au Piton de La Fournaise avec notamment 1) des injections répétées d'intrusions magmatiques décelées par la sismicité et les déformations et précédant de quelques jours/semaines les éruptions de Septembre, Novembre et Décembre 2008, 2) l'absence de déformation accompagnant les éruptions. Ce fut la première fois depuis l'installation de l'observatoire volcanologique que de telles intrusions succéssives n'atteignant pas la surface furent observées. Dans cette étude, l'analyse des données GPS nous a permis de discuter les processus d'alimentation conduisant aux intrusions et aux éruptions de 2008 et d'évaluer l'influence de l'effondrement du cratère Dolomieu en 2007 sur cette nouvelle activité éruptive. Nous montrons que le changement de contrainte au sein de l'édifice, suite à l'effondrement du Dolomieu, a favorisé l'arrêt des dykes à faible profondeur permettant un stockage temporaire du magma avant d'être érupté en surface. - mis en ligne 25/02/10

• F. Perrier, J.-L. Le Mouël, P. Richon, Spatial and temporal dependence of temperature variations induced by atmospheric pressure variations in shallow underground cavities, Pure Applied Geophysics, sous presse.
  • En milieu souterrain, plus on se trouve à grande profondeur, plus les fluctuations de la température causées par les changements de la température de surface sont atténuées. Il existe cependant des variations de température détectables comme des variations très lentes dues aux variations du climat ou des changements hydrogéologiques. Cependant, ce qu’on observe surtout sont des variations de température associées aux variations de pression atmosphérique. Ces variations, qui peuvent atteindre plusieurs dizaines de millidegrés, doivent être bien comprises si on souhaite s’engager, par exemple, d’éventuels précurseurs de séismes. Dans cet article, Frédéric Perrier, Jean-Louis Le Mouël et Patrick Richon montrent comment les variations de température induites par les variations de pression atmosphérique dépendent du point d’observation et du temps, et comment ces variations peuvent être modélisées. Cette étude peut aussi intéresser les physiciens qui, dans des observatoires souterrains, recherchent des signaux comme les ondes gravitationnelles et qui, pour cela, ont besoin de bien comprendre des signaux transitoires parasites dues à des variations de température. - mis en ligne 12/02/10

• F. Perrier, P. Richon, Spatiotemporal variation of radon and carbon dioxide concentrations in an underground quarry: Coupled processes of natural ventilation, internal mixing and barometric pumping, J. Environmental Radioactivity, sous presse.
  • Les cavités souterraines sont des lieux privilégiés pour étudier les phénomènes couplés d’échange entre les roches et l’atmosphère ou pour installer des observatoires souterrains. Dans cet article, on expose l’ensemble des résultats obtenus dans une carrière souterraine située sous le Parc de Vincennes près de Paris. Pendant plusieurs années, on a mesuré en plusieurs points de l’atmosphère de la carrière la concentration du gaz radon, présent en quantités significatives, et la concentration en dioxyde de carbone. L’étude montre comment ces observations permettent de mesurer les taux de ventilation naturelle, estimer les quantités d’eau et de carbone échangés entre les roches et l’atmosphère, et comment la sensibilité à la pression atmosphérique peut être comprise par un processus de pompage barométrique entre l’air des pores de la roche et l’atmosphère de la carrière. Il est important de bien comprendre de tels processus si on envisage de rechercher des phénomènes transitoires comme d’éventuels précurseurs de séismes, ou dans des sites fragiles comme les grottes ornées (Lascaux, Chauvet, Altamira, etc..). - mis en ligne 12/02/10

• Richon, P., Y. Klinger, P. Tapponnier, C.-X. Li, J. Van der Woerd, F. Perrier, Measuring radon flux across active faults: Relevance of excavating and possibility of satellite discharges, ,Radiation Measurements, sous presse.
  • Le gaz radon 222 est régulièrement pointé du doigt comme un possible précurseur de séisme. Ce gaz, descendant du radium-226, est présent dans les pores de toutes les roches et pourrait permettre de tracer en surface des mouvements de fluides géologiques, pourquoi pas ceux associés à l’éventuelle phase de préparation d’un séisme. Pour progresser, il apparaît judicieux de s’installer sur un site où on attend un grand séisme, comme le segment de Xidatan de la faille du Kunlun, dans le nord du Tibet. Par ailleurs, le radon ou d’autres gaz comme le dioxyde de carbone, est souvent utilisé pour indiquer la présence de failles majeures, observations qui cependant ne sont pas toujours convaincantes. Dans une première campagne effectuée en 2006, Patrick Richon et ses collaborateurs ont recherché si des flux significatifs de gaz sont associés au segment de Xidatan. Aucun flux significatif de radon ou de CO2 ne furent identifiés près de la faille, mais des valeurs parfois importantes furent trouvées au fond d’un tranchée excavée à travers la faille. En outre, des flux importants furent trouvés, non pas sur la faille, mais à 3 km, sur un escarpement où l’analyse géomorphologique indiquait la présence d’une structure associée à la faille dans son évolution de grande échelle. Ces résultats indiquent qu’il faut vraisemblablement revoir complètement la méthodologie de recherche de gaz associée aux failles. - mis en ligne 12/02/10

• D.F. Argus, R.G. Gordon, M.B. Heflin, C. Ma, R. Eanes, P. Willis , W.R. Peltier, S. Owen The angular velocities of the plates and the velocity of Earth's Center from Space Geodesy, Geophysical Journal International. DOI: 10.1111/j.1365-246X.2009.04463.x
  • En utilisant les 4 techniques (GPS, VLBI, Laser et DORIS) nous estimons simultanement les vitesses angulaires des 11 paques tectoniques majeures ainsi la vitesse du centre de la Terre. Cet ensemble de vitesses est appele GEODEV (Geodesy Velocity). Les vitesses angulaires des plaques tectoniques dependent de la vitesse du centre de la Terre, ainsi de selection des differents sites a des plaques particulieres. La plupart des estimations des vitesses angulaires de plaques font l'hypothese que le centre de la Terre (centre de figure) est fixe dans le systeme international de reference ITRF. Elles sont donc sujettes a des imprecisions liees a la vitesse de cette origine ... - mis en ligne 12/02/10

• P. Willis , H. Fagard , P. Ferrage , F.G. Lemoine, C.E. Noll , R. Noomen , M. Otten , J.C. Ries, M. Rothacher, L. Soudarin, G. Tavernier , J.J. Valette, The International DORIS Service, Steps toward maturity, Advances in Space Research, DOI: 10.1016/j.asr.2009.11.018.
  • DORIS est l'une des 4 techniques fondamentales de géodésie spatiale. A ce titre, il participe a la densification de l'ITRF (système de référence international). Depuis quelques années, sous les auspices de l'Association Internationale de Géodésie, un Service DORIS (IDS) a été crée. Cet article décrit l'organisation de ce service scientifique international. Pour la première fois, en préparation de l'ITRF2008, 7 centres d'analyses DORIS on fournit des séries temporelles de coordonnées de stations (depuis 1993), avant d'être combinées entre elles (solution IDS-2). Une précision de 10 mm a été obtenue. Des comparaisons d'orbites de ces différents centres montrent un accord de 0.5 a 2.1 cm pour les SPOTs et de 0.9 a 2.1 cm pour Envisat ... - mis en ligne 12/02/10

• P. Willis , C. Boucher , H. Fagard , B. Garayt , M.L. Gobinddass, Contributions of the French Institut Géographique National (IGN) to the International DORIS Service, Advances in Space Research. DOI: 10.1016/j.asr.2009.09.019.
  • DORIS est l'une des 4 techniques de geodesie spatiale participant au projet GGOS (Global Geodetic Observing System). Depuis le tout debut du système DORIS, l'Institut Géographique National, joue un rôle active et particulier. Tout en étant responsable de l'installation et de la maintenance des balises du réseau de poursuite permanent, il gère aussi l'un deux centres de données mondiaux de l'International DORIS Service et est depuis plusieurs années l'un des centres d'analyse internationale de cette technique. Cet article décrit les différentes implications de l'IGN dans le systeme DORIS. Les résultats recents montrent une precision de 10 mm (3D) a partir d'une semaine d'observations ... - mis en ligne 12/02/10

• P. Bosser, O. Bock , C. Thom , J. Pelon , P. Willis , Improvement of GPS tropospheric and height estimates using Raman lidar measurements., Journal of Geodesy. DOI: 10.1007/s00190-009-0362-x, sous presse.
  • Cet article évalue l'aspect de fluctuations rapides a petite échelle du contenu en vapeur d'eau de atmosphère sur la détermination par GPS des altitudes. Des mesures de contenu en vapeur d'eau provenant d'un Lidar sont utiliser pour évaluer et corriger des inhomogééeites de vapeur d'eau et pour corriger des mesures GPS. Nous utilisons les données de 4 courtes sessions d'observations (6h) durant l'expérience VAPIC (15 mai - 15 juin 2004). La détermination de la composante humide des retards troposphèriques issu des mesures Lidar Raman est en accord avec des mesures de radiomètre a vapeur d'eau ainsi qu'avec les déterminations par GPS ... - mis en ligne 12/02/10

• J.-P. Frangi, D. Richard, X. Chavanne, I. Bexi, F. Sagnard, V. Guilbert, New in situ techniques for the estimation of the dielectric properties and moisture content of soils., Elsevier, CR Geoscience 341 (2009) 831-845. doi:10.1016/j.crte.2009.08.004.
  • Nouvelles techniques in situ pour estimer les propriétés diélectriques et la teneur en eau des sols. Deux techniques d’hyperfréquences originales de caractérisation diélectrique in situ dans deux bandes larges de fréquence ont été développées, afin d’estimer la teneur en eau de sols par des mesures d’impédance complexe. Ces techniques sont fondées sur l’effet capacitif et sur la propagation des ondes électromagnétiques en HF. Les deux instruments de mesure sont constitués de conducteurs droits qui sont enfouis dans le sol. Des algorithmes d’inversion spécifiques ont été développés en vue d’estimer la permittivité réelle apparente du sol, en fonction de la fréquence à partir de l’impédance complexe. La validation a été réalisée en laboratoire sur des sables secs et humides et sur le terrain pour l’instrument HF. Ces moyens de mesure doivent élargir le choix des techniques de mesure d’humidité dans les sols. - mis en ligne 12/02/10

• X. Chavanne, J.-P. Frangi, G. de Rosny, A New Device for in situ Measurement of an Impedance Profile at 1–20 MHz., IEEE Trans. on Instr. and Meas. Vol. 59. Digital Object Identifier 10.1109/TIM.2009.2028781.
  • Nouvel instrument pour la détermination de la permittivité et de la conductivité le long d’un profil vertical dans le premier mètre du sol. Le volume de sol scruté et sur lequel les valeurs sont moyennées a une taille horizontale de l’ordre de 20 cm pour une hauteur de 5 à 20 cm suivant la profondeur. L’appareil permet de faire un suivi au cours du temps avec des pas d’échantillonnages variables allant jusqu’à quelques secondes pour des phénomènes rapides. La configuration de l’électronique a été privilégiée de manière à éviter toute source d’instabilité (suppression de boucles de masse, filtrage HF). Ces améliorations ont permis d’améliorer la mesure d’admittance avec moins de 3% d’erreur sur la gamme 0.001–0.1 S. - mis en ligne 12/02/10

• S. Yahaya & J.-P. Frangi, Profile of the horizontal wind variance near the ground in near neutral flow – K-theory and the transport of the turbulent kinetic energy.,Ann. Geophys., 27, 1843–1859, 2009.
  • L’article s’intéresse aux caractéristiques atmosphériques turbulentes à proximité du sol dans couche limite de surface (variance de la vitesse du vent, hauteur de rugosité, vitesse de friction, flux de quantité de mouvement…). L’étude est basée sur des expériences menées à partir d’anémomètres à coupelles rapides situés à 5 niveaux entre 25 cm et 4 m à 1 Hz sur deux sites agriculturaux à labours différents en Espagne semi-aride. Il est proposé une formulation universelle de la variance horizontale de la vitesse du vent et une nouvelle méthode de détermination de la vitesse de friction qui permet d’évaluer le transport de l’énergie cinétique turbulente. - mis en ligne 12/02/10

• A. Peltier & A. Chulliat, On the feasibility of promptly producing quasi-definitive magnetic observatory data, Earth, Planets and Space, sous presse.
  • Les observatoires magnétiques mesurent en continue le champ magnétique terrestre. Leurs données sont largement utilisées pour calculer les modèles de variation du champ magnétique, le plus souvent en association avec les données satellites ou historiques, mais aussi pour étudier les processus rapides générés au sein du noyau. Avec la venue des données satellites, de nombreux utilisateurs ont exprimé leur besoin d'accéder rapidement à des données magnétiques d'observatoire corrigées d'une ligne de base. Actuellement de telles données ne sont produites qu’une fois par an. Cette étude statistique menée sur les données de 2008 de neuf observatoires magnétiques "InterMagnet" démontre la faisabilité de produire rapidement des données quasi-définitives de bonne qualité (erreur inférieure à la norme "InterMagnet" de 5 nT). - mis en ligne 12/02/10

• J. O. Dickey, S. L. Marcus and O. de Viron (2010), Closure in the Earth’s angular momentum budget observed from sub-seasonal periods down to four days: No core effects needed, Geophys. Res. Lett., 37, LXXXXX, doi:10.1029/29 2009GL041118.
  • Il y a un peu plus de 10 ans, deux auteurs américains avaient notés que les fluctuations de la rotation de la Terre étaient en retard d'un jour environ par rapport au moment où l'atmosphère les générait. Ils attribuaient alors cela a un effet du noyau qui garderait le moment cinétique pendant quelques temps avant de le relâcher dans la rotation de la Terre. En utilisant des données atmosphérique plus récentes et pris en considération un effet océanique, nous avons montré que ce retard n'existait pas. Ce n'est que la mauvaise qualité des données qui faisait apparaître ce retard ; le noyau n'est donc pas un acteur important dans la rotation de la Terre à cette échelle de temps. - mis en ligne 08/02/10

• M. Greff-Lefftz, L. Metivier, J. Besse ,Dynamic Mantle Density Heterogeneities and global geodetic observables. sous presse.
  • Les anomalies de masse du manteau varient sur des échelles de temps géologiques: elles sont responsables du géoïde observe actuellement et des topographies qui existent aux différentes discontinuités a l'intérieur de la Terre (comme l'interface noyau-manteau, par exemple) et elles induisent des variations temporelles lentes dans ces quantités. Pour un modèle simple d'hétérogénéités de masse dans le manteau, nous avons calcule la variation temporelle du coefficient de degré 2 dans la décomposition en harmoniques sphériques du géopotentiel, J2, ainsi que celle du géocentre. Nous trouvons que: a) Les anomalies de masse du manteau expliquent l'aplatissement non-hydrostatique de la Terre actuelle. Cependant elles varient sur une échelle de temps trop lente pour perturber significativement la dérivée temporelle du coefficient J2. b) bien qu’il y ait une différence de quelques centaines de mètres entre le centre de figure et de la centre de masse de la Terre, la variation séculaire du mouvement du géocentre est un ordre de grandeur plus faible que celle induite par le rebond post-glaciaire. - mis en ligne 08/02/10

Janvier 2010

• H. Rouby, M. Greff-Lefftz, and J. Besse Mantle dynamics, geoid, inertia and TPW since 120 Ma. EPSL, accepté pour publication.
  • Les données paléomagnétiques indiquent, pour les derniers 100 Ma, un mouvement relatif inférieur à 10 degres entre le référentiel des points chauds et le référentiel lié à l'axe du dipole magnétique (supposé confondu à l'axe de rotation sur les échelles de temps géologiques).Ce mouvement, appelé True Polar Wander (TPW), varie donc à la surface de la Terre avec un taux compris entre 0.1 et 0.2 degré par million d'années. Nous montrons que cette stabilité a long terme de l'axe de rotation terrestre peut être une conséquence de la variation temporelle a grande échelle des anomalies de masse du manteau (qui engendre par conservation du moment cinétique, une grande dérive du pôle de rotation, c'est-a-dire d'un très grand déplacement de l'axe de rotation relativement à la planète elle-même mais fixe par rapport aux étoiles, si le moment des forces externes est nul) et donc être liée à la stabilité des zones de subduction et des deux superswells associes aux dômes du manteau profond. - mis en ligne 25/01/10

• G. Le Hir, Y. Donnadieu, G. Krinner, and G. Ramstein, Toward the Snowball Earth Deglaciation..., Climate Dynamics DOI 10.1007/s00382-010-0748-8, 382, 748.
  • Depuis 1992 et l’émergence de la théorie de la Terre boule de neige, les géologues et les modélisateurs du climat ont cherché à comprendre comment la planète Terre, une fois entrée dans une période de glaciation globale, aurait pu sortir de cet état climatique extrême. L'état actuel des connaissances suggère que l’accumulation du CO2 volcanique dans l’atmosphère n’est pas un processus suffisant pour déclencher, à lui seul, la déglaciation d’une Terre devenue entièrement blanche. Dans notre étude, nous avons utilisé un Modèle de climat dit de Circulation Générale (GCM) dans lequel une libération de cendres, due à une éruption volcanique semblable à celle du Toba (73 000ans), intervenait lorsque l’atmosphère était fortement enrichie en CO2. Nous avons montré que la baisse d’albédo due à la présence d’une neige/glace sale permettait probablement de sortir brutalement d’une glaciation globale, résultat en accord avec les observations sédimentaires suggérant, elles aussi, une déglaciation soudaine. - mis en ligne 25/01/10

• A. Chulliat and N. Olsen, Observation of magnetic diffusion in the Earth's outer core from Magsat, Oersted and CHAMP data, J. of Geophys. Res., sous presse.
  • L’essentiel du champ magnétique terrestre est généré dans le noyau (liquide) par un processus appelé géodynamo. Des mesures satellitaires permettent de détecter la trace à la surface du noyau du phénomène de diffusion magnétique prévu par la théorie et les simulations numériques. Ces observations remettent en cause l’hypothèse classique selon laquelle la diffusion est négligeable à l’échelle séculaire devant l’advection du champ magnétique par les mouvements du noyau. - mis en ligne 25/01/10