GEO_Recherche ASTROGEO-GPM

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Les thématiques de l’équipe ASTROGEO-GPM sont:

Dynamique du Système Solaire
Géodésie-Géophysique

Cette équipe a un fort aspect inter-disciplinaire visant à associer la géophysique planétaire, la géodésie et la physique fondamentale à des thématiques touchant à l'évolution du système solaire et la relativité générale. Son but est d’étudier de la gravité dans le système solaire pour i) explorer les structures internes et les déformations des enveloppes superficielles (solide, océan, atmosphère) de la Terre et des objets du système solaire et ii) tester les théories de la gravitation en champs faible.

L’équipe est fortement impliquée dans les services nationaux d’observations puisqu’elle met en place les éphémérides planétaires européennes INPOP (lien vers INPOP et la base de données), participe au consortium MICROSCOPE. Elle participe aussi aux services d'observation INSU pour la Terre Interne.

Elle est aussi fortement impliquée dans les missions spatiales, MICROSCOPE, JUNO, INSIGHT, BEPI-COLOMBO, JUICE, Sentinel, Galileo, GNSS.

Enfin ces membres sont engagés dans les enseignements des départements Sciences de la Terre et Physique de l’UCA.

Encore trop souvent, les systèmes d’alerte tsunami échouent à estimer correctement la hauteur de cette grande vague générée par des déplacements du fond de l’océan. Une estimation précise doit être réalisée avant que le tsunami ne déferle sur les côtes voisines et parfois même lointaines. Dans le cas du séisme de Tohoku (Japon) de 2011, le danger a ainsi été particulièrement sous-estimé de près d’un facteur 10, tandis que lors du séisme de Palu (Indonésie) en 2018, l’alerte aussitôt déclenchée a été annulée. A chaque fois, la donnée pertinente, la mesure de hauteur de vague, était manquante au moment ou à l’endroit critique. Les systèmes de mesure des tsunamis (tsunamimètres) sont très coûteux et restent donc très rares.

Ce projet, à la frontière de la géophysique et des sciences du spatial, a donc pour objectif de mettre au point et de tester le prototype d’un dispositif dédié à la mesure des tsunamis en plein océan, là où ils sont particulièrement difficiles à détecter mais aussi bien avant qu’ils n’arrivent sur les côtes. Le prototype sera basé sur la technologie GPS/GNSS et sur les développements menés conjointement au laboratoire Géoazur et à l’Institut de Physique du Globe de Paris sur une méthode innovante de mesure des tsunamis, basée sur leur signature dans l’ionosphère. Cette couche ionisée de la haute atmosphère est particulièrement sensible à la propagation des tsunamis tandis qu’elle perturbe fortement les ondes radio émises par les satellites GPS et plus généralement GNSS (GPS, GLONASS, Galileo …).

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Empreinte d’un tsunami dans l’ionosphère (couleurs) superposée à un modèle de hauteur de vague (niveaux de gris)

Coordination : Lucie Rolland

Partenaires : Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), Geoforschung Zentrum (GFZ), Boise State University (BSU)

L’originalité du projet est d’approfondir les techniques géodésiques terrestres pour étudier la dynamique interne et externe de la Terre et les étendre à l’étude d’autres objets du système solaire tels que la Lune ou Mars. Les grands axes de ce projet s’oriente autour de l’étude des structures internes des planètes et des systèmes planétaires par des moyens spatiaux via :

le développement d’outils d’orbitographie et de mécanique céleste (INPOP, GINS) et l’analyse des données spatiales et LLR pour l’étude des structures internes des planètes et des systèmes planétaires avec notamment l’étude de la structure interne de la Lune au travers des données de suivi laser lune obtenues notamment par le pôle Observatoire Astronomique et des missions GRAIL et LRO, en collaboration avec le DLR et l’équipe TOP du laboratoire LAGRANGE ;
la sismologie des atmosphères planétaires dans le but d’étudier les couplages entre l’activité sismique de la planète et son atmosphère avec des applications à Mars, Vénus et les planètes géantes (Jupiter), en collaboration avec l’équipe TOP du laboratoire LAGRANGE ;
l’étude des déformations en surface (sur Terre avec INSAR, GPS, Sentinel mais aussi sur Mars avec INSIGHT) et des variations du champ de gravité terrestre (mission GRACE, mesures absolues et relatives au sol de la pesanteur) pour caractériser les processus profonds ou superficiels qui en sont à l’origine.

C’est aussi dans ce cadre que le travail d’amélioration des systèmes de référence terrestres s’effectue. Il s’oriente notamment autour d’études sur les effets de charges sur le site de Calern via la combinaison d’observations multi-techniques (SLR, GPS, DORIS, mesures gravimétriques, inclinométrie).

Principales Collaborations : EOST (Université de Strasbourg), CNES, IGN, NASA, ILRS, IA, DLR

Figure 1 : Anomalie de hauteur d'eau (mm) et TECU (Rolland et al. , AGU 2016)
Figure 2 : Imagerie INSAR du plateau de Calern (Cavalié 2016)
Figure 3 : Variation de la composante z de la station de Calern avec le temps déduites des données GPS et INSAR (Mémin et al. 2016)