L`altimétrie satellitaire, le géoïde et les grandes structures

L’altimétrie satellitaire, le géoïde et
les grandes structures océaniques
LE PRINCIPE DE L’ALTIMÉTRIE
LE GÉOÏDE, LES GRANDES LONGUEURS D’ONDE
LE GÉOÏDE, LES COURTES LONGUEURS D’ONDE
LA BATHYMÉTRIE PRÉDITE PAR ALTIMÉTRIE SATELLITAIRE
LES GRANDS DOMAINES BATHYMÉTRIQUES DE L’OCÉAN MONDIAL
- PLAINES ABYSSALES.
Voir chapitre 7
LES GRANDES STRUCTURES OCÉANIQUES :
- HÉMISPHÈRE DU PACIFIQUE
- RÉPARTITION DE LA SISMICITÉ
- HÉMISPHÈRE ATLANTIQUE-INDIEN
- DORSALES
- MARGES
- MONTS SOUS MARINS ET RIDES ASISMIQUES
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Extrait du site elements-geologie.com, complémentaire du livre Éléments de géologie 15e éd. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan Martin et Marc de Rafélis, © Dunod Editeur, 2015.
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LE PRINCIPE DE L’ALTIMÉTRIE
Le satellite altimétrique mesure la
distance altimétrique. Plusieurs
passages au même point permettent
de moyenner cette distance en
retirant la topographie dynamique
(celle qui intéresse les
océanographes physiciens). On peut
alors calculer le géoïde qui
correspond à la surface moyenne de
l’océan au repos.
Les satellites altimétriques des programmes
CNES-NASA Topex-Poseidon en haut et
Jason (en bas). Les missions Jason-1, -2
assurent le relais de la mission Topex-
Poseidon. Jason-3 sera prêt pour 2013.
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LE GEOÏDE : LES GRANDES LONGUEURS D’ONDES
Les ondulations du géoïde présentent des longueurs d’ondes de plusieurs ordres, s’étalant entre 10 000 km et seulement quelques m.
Elles correspondent à des hétérogénéités dans la distribution des masses au sein de la Terre à différentes échelles, du manteau
inférieur à l’interface Terre-Eau. Ce dernier correspond à un très fort contraste de densité. Son signal altimétrique est significatif.
Le géoïde est une surface équipotentielle de gravité (g a la même valeur partout sur cette surface) qui correspond au niveau
MOYEN des océans au repos. Cette surface se prolonge sous les continents. En raison de la distribution hétérogène des masses
au sein du globe, le géoïde ne correspond pas exactement à l’ellipsoïde de référence.
Les écarts positifs et négatifs entre les surfaces du géoïde et de l’ellipsoïde sont nommés les ondulations du géoïde. Les valeurs
extrêmes de ces écarts sont de l'ordre de + ou - 100m, par exemple + 76 m (bosse au niveau de la Nouvelle Guinée), + 54 m
(bosse de l’Atlantique Nord) et – 93 m (creux au sud de l’Inde).
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LE GEOÏDE : LES GRANDES LONGUEURS D’ONDES
La forme du géoïde le long d’une coupe
méridienne à 60°W est dite en poire.
Les anomalies de très grandes
longueur d’onde sont créées par des
hétérogénéités de masses situées très
en profondeur dans le globe. On
considère que ce sont des courants de
convection dans le manteau inférieur
qui sont responsables de ces
anomalies.
La correspondance entre ces anomalies
et les images tomographiques du
manteau profond n’est pas immédiate.
Ici, il faut considérer que des masses
en mouvement dans le manteau
inférieur sont capables d’engendrer par
un effet d’aspiration, un déficit de
masse dans le manteau supérieur
expliquant une anomalie négative du
géoîde de grande longueur d’onde.
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Les anomalies de courte longueur d’onde du géoïde sont utilisées pour obtenir une image des reliefs océaniques. Le
contraste de densité Terre-Eau est très élevé (passage de d#3 à d#1), beaucoup plus élevé que celui généré par les
hétérogénéités situées plus en profondeur (voir le trait rouge sur le schéma ci-dessus). La réponse altimétrique est
positive (bombement du géoïde) pour un relief positif (mont sous-marin, ride) et négative pour un relief en creux (une
fosse crée une dépression du géoïde). Une zone de fracture plus profonde de 3000 m que le plancher avoisinant
engendre ainsi un creux de 1 m du géoïde (exemple ci-dessus).
LE GEOÏDE : LES COURTES LONGUEURS D’ONDES
Variations de la gravité engendrées
par des reliefs océaniques : une marge
continentale à droite et un volcan sous
marin (à gauche). Le signal diminue
quand la profondeur de l’anomalie
augmente (2, 3, 4 km). En rouge
l’interface eau/roche générant un fort
signal altimétrique.
eau roche
Un exemple d’enregistrement altimétrique du satellite
GEOSAT. On distingue les traces successives du
passage du satellite au dessus de la zone de fracture
El Tanin (Pacifique sud). Il s’agit d’une zone de
fracture majeure orientée N120 env. avec un dénivelé
topographique de l’ordre de 3000 m. Le long des
traces, on reporte les variations de la gravité
déterminées grâce à la mesure de la hauteur du
géoïde. Ces enregistrements compilés à l’échelle
globale permettent de construire la carte mondiale
des anomalies de gravité ci-contre.
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