Géodésie | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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Présentation

 

L’équipe de Géodésie a été créée en janvier 2019 par la fusion de l’équipe Gravimétrie et Géodésie Spatiale de l’IPGP avec l’équipe LAREG de l’IGN, http://recherche.ign.fr/labos/lareg/page.php, dans le cadre de l’entrée de l’Institut National de l’Information Géographique et Forestière (IGN) parmi les tutelles de l’UMR IPGP.
L’équipe mène des recherches dans le but d’améliorer la description des déformations de la surface de la Terre et de son champ de gravité, et d’apporter des informations sur la structure interne et les redistributions de masse au sein du globe, en interaction avec ses enveloppes fluides. Nous accompagnons également le développement de nouveaux capteurs spatiaux, aéroportés et en surface pour ce qui concerne leurs spécifications scientifiques ou le développement de méthodes d’analyse dédiées.
Plusieurs membres de l’équipe participent à la coordination et à l’animation du pôle national thématique ForM@Ter en Terre Solide, ForM@Ter https://www.poleterresolide.fr/.

 

Thèmes de recherche

 

Les observations de géodésie et de gravimétrie spatiale présentent une sensibilité unique aux déformations de la Terre sous diverses charges internes et externes, et aux redistributions de masse associées à sa dynamique, des profondeurs du noyau au sommet de l’atmosphère. Même indirects, ce sont ainsi des senseurs sur la rhéologie de la Terre et sa structure de masse. Les déformations de la surface et les variations de gravité associées à des anomalies de masse profondes ou à des réponses visco-élastiques aux charges en surface peuvent être très faibles, c’est pourquoi une précision extrême est nécessaire pour discerner ces signaux de ceux provenant des couches plus superficielles, notamment les enveloppes fluides. Dans le même temps, un nombre croissant de manifestations de la dynamique terrestre globale émerge dans les données de géodésie et gravimétrie à mesure que les systèmes d’observations poursuivent leur développement. Ainsi, aujourd’hui, l’analyse des données de géodésie spatiale et de gravimétrie pour déterminer les positions de la surface terrestre, construire des champs de vitesse et imager le champ de gravité, nécessite une compréhension fine du contenu des observations en termes de signaux et d’erreurs, qui va de pair avec les avancées actuelles en matière de modélisation géophysique du système Terre. Par exemple, la correction des mouvements périodiques de la croûte affectant les séries temporelles de positions, indispensable pour établir les références géodésiques sous-jacentes à toute détermination des positions et vitesses de la surface du globe, requiert un modèle de Terre approprié.

 

A la croisée entre géodésie et géophysique, l’objectif de nos travaux est d’améliorer la description des déformations de la surface de la Terre et de son champ de gravité, tout en apportant de nouvelles  informations sur la rhéologie de notre planète, sur sa structure de masse et son mouvement interne. Tout en couvrant un vaste spectre d’échelles spatiales et temporelles, jusqu’aux plus hautes résolutions spatiales pour ce qui concerne les volcans, nous portons une attention particulière aux échelles intermédiaires. Celles-ci sont connues à une précision croissante grâce aux progrès dans la cartographie du champ de gravité terrestre par satellite (missions CHAMP, GRACE, GOCE, GRACE Follow-On) et aux nouveaux senseurs au sol. Elles sont connues également grâce au savoir-faire de l’IGN pour analyser des séries longues d’observations globales de géodésie spatiale dans un cadre unifié cohérent et les rendre comparables aux séries temporelles de gravité via un référencement approprié. C’est une des clés pour identifier les sources de masse, profondes ou plus proches de la surface, qui sont à l’origine des variations de géométrie et de gravité terrestres. Nous pouvons ainsi étudier la présence et les caractéristiques de modes de déformations transitoires, qui permettent des mouvements internes relativement rapides et peuvent contribuer aux couplages et découplages entre différentes couches terrestres. Nous pouvons aussi aborder l’interprétation de la structure de masse en termes de variations de température et de composition des roches.

 

Dans ce contexte, nos recherches portent sur 1) les méthodes pour construire et analyser des grandeurs géodésiques de référence : positions et vitesses de la surface, modèles régionaux haute résolution du champ de gravité et du géoïde) et 2) leur utilisation, conjointement avec d’autres observables et modèles géophysiques, pour améliorer la connaissance de la dynamique terrestre. Au delà des thèmes précédemment cités, nous exploitons plus largement notre expertise en géodésie et gravimétrie 3) dans le cadre d’études des enveloppes climatiques et de l’environnement proche surface, ou en support à l’IGN dans la réalisation de ses missions de maintenance de l’infrastructure géodésique nationale et ses références altimétriques, et 4) en participant à l’établissement de spécifications scientifiques pour des instruments innovants dans notre domaine.