Version du 13 février 2010 à 16:06

• 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, quand on dispose d’instruments suffisamment sensibles et suffisamment stables, 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 dans la recherche de petits phénomènes transitoires comme, par exemple, d’éventuels précurseurs de séismes. Dans cet article, Frédéric Perrier, Jean-Louis Le Mouël et Patrick Richon montrent, grâce à des données obtenues dans une carrière souterraine située sous le Parc de Vincennes ainsi que dans des souterrains situés sous l’Observatoire de Paris, comment les variations de température, induites dans l’atmosphère des cavités et à la surface de la roche, 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 venant de galaxies lointaines 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. Cependant, ces environnements sont beaucoup moins stables dans le temps qu’on pourrait s’y attendre, et sont notamment affectés par des mouvements d’air, la ventilation naturelle, qui conduit à des échanges de matière et d’énergie entre le milieu souterrain et l’atmosphère extérieure. 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. Ces deux concentrations montrent un cycle saisonnier ainsi que des variations associées aux variations de la pression atmosphérique. L’étude montre comment ces observations permettent de mesurer les taux de ventilation naturelle, estimer les quantités d’eau et de carbone échangés avec 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. L’étude montre aussi les limitations dues à l’existence de mélanges internes à la cavité. On dispose d’un laboratoire naturel de processus non-linéaires couplés et dépendant du temps. Il est important de bien comprendre de tels processus si on envisage d’installer des instruments afin de rechercher des phénomènes transitoires comme d’éventuels précurseurs de séismes, ou dans des sites fragiles qu’on souhaite préserver 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. Cependant, les observations faites avant des grands séismes, si elles sont parfois significatives, demeurent ponctuelles, voire anecdotiques, et la relation avec le tremblement de terre n’est pas confirmée. 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 et parfois négatives, réserves déjà identifiées dès les années 1930. 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 laissent perplexes ; ils indiquent en effet qu’il faut vraisemblablement revoir complètement la méthodologie de recherche de gaz associée aux failles : les flux de surface peuvent être trompeurs, il faut en effet parfois disposer de tranchées, et il faut rechercher éventuellement des décharges satellites en se basant sur l’analyse géologique et morphologique. Munis de ces observations, il faudrait reprendre la recherche de gaz sur des failles célèbres comme la faille du Levant ou la faille de San Andreas, avec une démarche nouvelle. Quant à trouver des variations temporelles significatives associées à des effets co-, post- et présismiques, il semble qu’on en est encore bien loin. - 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

• 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