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Variations spatio-temporelles des stocks d'eaux continentales

Par LEGOS Dernière modification 04/02/2014 10:47
Contexte scientifique

Mise en orbite en mars 2002, la mission GRACE (Gravity Recovery & Climate Experiment) est spécialement dédiée à la cartographie globale à haute résolution (~300-400 km) des variations spatio-temporelles du champ de gravité terrestre (ou de façon équivalente, du géoide) avec une résolution temporelle de l'ordre du mois. A une époque donnée, les observations réalisées par GRACE représentent la somme, intégrée suivant la verticale, des effets de toutes les variations de masse dans la Terre solide et des redistributions fluides au sein des enveloppes superficielles. Aux échelles de temps du mois à quelques années, ces redistributions de masse résultent pour l'essentiel des fluctuations des stocks d'eau dans les réservoirs continentaux (eau des sols, eaux souterraines et manteau neigeux), des variations de masse des calottes polaires et des glaciers, et des changements de masses d'eau océaniques. GRACE mesure aussi, dans les régions de hautes latitudes, les effets du rebond post glaciaire.


Quelques résultats


G. Ramillien (Ramillien et al., 2004) a développé une approche robuste pour séparer les différentes contributions des grands réservoirs de surface (atmosphère, océans, stocks total d'eaux continentales, calottes polaires) à partir des géoïdes mensuels GRACE (disponibles depuis avril 2002) fournis par le projet GRACE (GFZ, CSR, GRGS/Toulouse). Cette approche itérative, basée sur les méthodes inverses ( moindres carrés généralisés), permet d'extraire à l'échelle globale les variations du stock total d'eau sur les continents par combinaison des données GRACE avec des informations a priori issues de modèles hydrologiques globaux. Les figures 1 et 2 montrent que l'inversion attenue de façon importante le bruit des géoïdes bruts. Des cartes mensuelles de variations géographiques du stock total d'eau liquide et de neige sont disponibles depuis avril 2002 pour differentes versions du geoide brut. A l'échelle d'un grand bassin fluvial, les solutions GRACE ont aussi été utilisées pour déterminer des séries temporellles de volume d'eau intégré sur la surface du bassin (Ramillien et al., 2005a, Schmidt et al., 2006, Ramillien et al., 2007, Ramillien et al. 2008).



Gravimétrie spatiale c1-fig1

 

Figure 1 : Exemple de géoïde brut (novembre 2003). Solution GFZ.

Gravimétrie spatiale c1-fig2

Figure 2 : Solution inverse des stocks d'eaux continentales issue du géoïde présenté sur la figure 1 (novembre 2003).


Bilan de masse des calottes polaires d'après GRACE


Dans une étude récente (Ramillien et al., 2006), l'équipe GOHS a déterminé le bilan de masse du Groenland et de l'Antarctique à partir des données GRACE. Le resultats confirment les tendances fournies par les autres techniques spatiales. Une mise à jour des résultats de Ramillien et al. (2006) est présentée ci-dessous : la carte montre la distribution géographique des variations du volume de glace des deux calottes polaires d'après GRACE entre mi 2002 et mi 2007 (les géoides "source" sont ceux du GRGS).


Gravimétrie spatiale c1-fig3

Figure 3 : distribution géographique des variations de volume de glace des calottes polaires, d'après GRACE (2002-2007).

 

La courbe ci-dessous montre l'évolution temporelle associée, des variations de masse du Groenland. La tendance est estimée à 129 Km3/an. Après correction de l'effet de rebond post glaciaire, ceci correspond à une perte de masse de glace de -138 Km3/an, soit une contribution positive au niveau de la mer de ~0.38 mm/an.

Gravimétrie spatiale c1-fig4

 

Figure 4 : évolution temporelle (2002-2007) du bilan de masse du Groenland d'après GRACE.

 

Contacts : R. Ramillien, F. Frappart, A. Cazenave

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