Etalonnage de l'altimétrie satellitale

Le développement des techniques spatiales a fait apparaître un besoin accru de données marégraphiques. Les radars altimétriques embarqués sur des satellites atteignent actuellement des précisions quasi centimétriques pour la mesure du niveau marin. Cependant, la nature de l'échantillonnage de l'altimètre et la mauvaise connaissance du géoïde de près des côtes nécessitent le raccordement de la mesure satellitale à celle d'un marégraphe situé à la verticale de l'orbite. Dans ce cas, comme pour l'étude de l'évolution à long terme du niveau des mers, le positionnement géodésique des marégraphes est d'une absolue nécessité.

 

Timbre - poste aérienne TAAF - 1992. Lancement du satellite Topex Poseidon

 

Principe de fonctionnement de l'altimétrie satellitale

 

L'altimétrie satellitale est basée sur le principe du radar : un émetteur et un récepteur étant placés à bord d'un satellite, elle consiste à mesurer le temps de parcours, selon la verticale, d'impulsion électromagnétiques ayant subi une réflexion dur la surface de la mer. La connaissance de la vitesse de propagation de permet de traduire ce temps en distance et ainsi de connaître la hauteur du satellite au-dessus de la surface, avec une précision de quelques centimètres. Connaissant la position du satellite, on en déduit la position de la surface.

Les principes étant posés, la mise en œuvre de cette technique et l'exploitation des mesurent posent un certain nombre de problèmes.

 

Positionnement précis du satellite

 

Cette opération est effectuée par télémétrie laser à partir de stations situées sous la trace du satellite. Ces stations doivent êtres situées dans un système de référence cohérent. Les techniques modernes de géodésie spatiale offrent la possibilité de positionner, avec une précision centimétrique, des points spécifiques à la surface de la Terre dans le système de référence géocentrique International Terrestrial Reference System (IRTS) adopté parl'Union Géodésique et Géophysique Internationale (UGGI). Les stations étant positionnées dans ce système, il en résulte que le niveau de la mer mesuré par cette technique est lui-même rapporté à cette référence. Se pose alors le problème du positionnement par rapport aux références habituelles (nivellement terrestre, niveau moyen, zéro hydrographique). On s'efforce, pour cette raison, de placer les stations à proximité de marégraphes.

 

Calibrage de l'altimètre

 

Comme tout appareil de mesure indirecte, l'altimètre doit être calibré. Cette opération consiste à comparer le résultat de la mesure à une mesure directe, celle-ci étant fournie par un marégraphe. Mais une difficulté apparaît ici, car la mesure altimétrique n'est exploitable qu'à quelques kilomètres de la côte, ce qui pose le problème de la pente du plan d'eau entre le marégraphe situé à terre et la première mesure exploitable.

 

Exploitation des résultats

 

Les altimètres sont placés à bord de satellites héliosynchrones, ce qui signifie qu'ils repassent sur la même trace à des intervalles de temps régulier (espacé de quelques jours), les traces étant elles-mêmes espacées de quelques centaines de kilomètre et orientées obliquement par rapport à l'axe des pôles. Les traces montantes (Sud-Nord) coupent les traces descendantes (Nord-Sud) formant un réseau régulier. Les mesures en un point donné ne sont donc disponibles qu'à des intervalles de temps supérieurs aux périodes fondamentales de la marée, ce qui en interdit l'analyse selon les méthodes classiques. Mais, moyennant des méthodes adaptées, le manque d'informations temporelles en un point est compensé en partie, par l'abondance des informations spatiales.

Les mesures altimétriques fournissent des résultats très intéressant dans le domaine de l'océanographie et de la géodésie.

Pour la marée, les applications actuelles concernent :

  • l'amélioration de la précision des cartes de lignes cotidales à l'échelle mondiale,
  • la prise en compte de ces données dans les modèles numériques à l'aide de techniques « d'assimilation »
  • l'évaluation de l'élévation du niveau moyen des mers.

Cette technique, d'un intérêt évident, a ses limites : nécessité de disposer de station marégraphique de référence, absence de données exploitable à proximité des côtes, problème du rattachement géodésique loin des stations de référence et difficulté du traitement des données.

 

Pour en savoir plus

 

Références

  • Simon B. (2007). La Marée - La marée océanique et côtière. Edition Institut océanographique, 434pp.
  • La Marée. Les guides du SHOM, 1996, 76pp.

 

 

Dernière mise à jour de la page : 24/01/2014