Comparaison sol-orbite

Comparaison sol-orbite des variations temporelles du champ de gravité

Nous avons étudié la possibilité d’utiliser des données de gravité de surface du sous-réseau européen GGP pour valider/comparer /étalonner les données de gravimétrie spatiale de type GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) lancé en 2002. Une première étude portant sur 4 années d’observations entre les stations GGP européennes a été menée. A l’aide d’une décomposition en fonctions empiriques orthogonales (EOF), nous avons mis en évidence une variation annuelle commune de quelques microGals à l’échelle de l’Europe qui a, entre autres, une origine hydrologique. Dans le cadre d’une collaboration avec le Goddard Space Flight Center (GSFC-NASA), une première comparaison réelle entre les données sol et les données GRACE a pu être faite et a conduit à plusieurs résultats importants. Tout d’abord, nous avons pu confirmer que la variation saisonnière d’humidité du sol était en effet détectable dans les variations temporelles de gravité vues par GRACE. Plusieurs modèles hydrologiques récents ont été testés et comparés à notre solution GRACE, mettant en évidence des corrélations satisfaisantes à l’échelle globale pour certains modèles mais aussi l’absence de corrélation significative pour d’autres. Nous avons aussi mis en évidence une variation interannuelle de gravité en Europe entre l’été 2003 et l’été 2002 liée selon toute vraisemblance à une perturbation hydrologique causée par la canicule de 2003. Certaines stations du réseau GGP en Europe (Medicina en Italie et Wettzell en Allemagne) montrent clairement la variation saisonnière de gravité au sol d’origine hydrologique, confirmant la possibilité d’une comparaison sol-orbite, il faut souligner que cette approche est différente de toutes les autres méthodes suggérées pour valider GRACE qui reposent sur des modèles et non des observations. La figure ci-dessous montre la superposition des variations de gravité vue par GRACE (degrés harmoniques n = 10 et 20), deux modèles hydrologiques (LadWorld et GLDAS) et les observations des gravimètres supraconducteurs de Medicina et de Wettzell.

Comparaison des variations temporelles de gravité vues par satellite (GRACE), au sol (SG) et prédits par les modèles hydrologiques (LAD, GLDAS)
Comparaison des variations temporelles de gravité vues par satellite (GRACE), au sol (SG) et prédits par les modèles hydrologiques (LAD, GLDAS)

Quelques publications sur le sujet

  • Boy, J.-P., Hinderer, J., & de Linage, C., 2012. Retrieval of large scale hydrological signal in Africa from GRACE time-variable gravity fields, Pure and Applied Geophysics, Volume 169, Number 8, 1373-1390, DOI: 10.1007/s00024-011-0416-x
  • Crossley, D., Hinderer, J., & Boy, J.-P., 2004. Regional gravity variations in Europe from superconducting gravimeters, J. Geodynamics, 38, 325-342.
  • Llubes, M., Florsch, N., Hinderer, J., Longuevergne, L., & Amalvict, M., 2004. Local hydrology, the Global Geodynamics Project and CHAMP/GRACE perspective: some case studies, J. Geodynamics, 38, 355-354.
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  • Andersen O. B., S. I. Seneviratne, J. Hinderer, P. Viterbo, 2005. GRACE-derived terrestrial water storage depletion associated with the 2003 European heat wave, Geophys. Res. Lett., 32, L18405, doi:10.1029/2005GL023574.
  • Crossley, D., Hinderer, J., & Boy, J.-P., 2005. Time variation of the European gravity field from superconducting gravimeters, Geophys. J. Int., 161, 257-264.
  • Hinderer, J., J. Pfeffer, M. Boucher, S. Nahmani, C. De Linage, J.-P. Boy, P. Genthon, L. Seguis, G. Favreau , O. Bock, et al., 2012. Land water storage changes from ground and space geodesy: first results from the GHYRAF (Gravity and Hydrology in Africa) experiment, Pure and Applied Geophysics, Volume 169, Number 8, 1391-1410, DOI: 10.1007/s00024-011-0417-9
  • Crossley, D., J.-P. Boy, J. Hinderer, T. Jahr, A. Weise, H. Wziontek, M., Abe, and C. Foerste, 2014. Comment on: ‘The quest for a consistent signal in ground and GRACE gravity time series’, by Michel Van Camp et al. (2014), Geophysical Journal International, accepted