GNSS

Mesure des déformations de la croûte terrestre par GNSS

© Geosciences Montpellier
© Geosciences Montpellier

Le Service d’Observation Mesure des déformations de la croûte terrestre par GNSS est constitué de différents réseaux de stations GNSS permanentes et semi-permanentes. Ces réseaux sont en majeure partie intégrés au SNO RESIF-RENAG. Leur mise en place a débuté à la fin des années 90 avec des stations GPS.

Ce Service d’Observation est structuré en 4 Tâches d’Observation :

  • Réseau GNSS permanent régional du SNO RESIF-RENAG
  • Réseaux GNSS semi-permanents régionaux du SNO RESIF-RENAG : VENICE, ResPyr, PotSis
  • Stations GNSS permanentes pour l’étude de la subsidence à Vauvert
  • Stations GNSS permanentes pour l’étude hydrologique Nord Lubéron (LSBB)

Plaquette du Service d’Observation

Questions scientifiques

Pour l’OSU OREME, les observations du SO Mesure des déformations de la croûte terrestre par GNSS s’inscrivent dans 2 thématiques majeures de recherche :

  • Quantification des faibles déformations tectoniques actuelles régionales et nationales pour l’évaluation du risque sismique (dans le cadre du réseau RESIF-RENAG)
  • Étude des mouvements verticaux induits par le chargement/déchargement hydrologique et salifère en liaison directe avec l’Observatoire du Larzac (GEK).

Ces mêmes observations sont aussi utilisées pour de nombreuses autres applications telles que la détermination précise des mouvements verticaux en colocation avec des mesures de marégraphie (variation du niveau des mers), le suivi de l’évolution temporelle de la vapeur d’eau atmosphérique (risque lié aux pluies catastrophiques régionales), la contribution au positionnement géodésique précis scientifique et industriel à l’échelle régionale…

Observations

Les mesures sont constituées d’observations GNSS permanentes et semi-permanentes.

La première station GNSS permanentes du SO a été installée en 1999 sur le site de la direction régionale du CNRS de Montpellier. Nous avons depuis installé 22 sites permanents qui produisent des fichiers horaires échantillonnés à 1s et/ou des fichiers quotidien échantillonnés à 30s (réseaux RENAG, Vauvert et LSBB.

Les sites GNSS semi-permanents des réseaux VENICE (VEntoux/NImes/CEvennes), ResPyr (Réseau Pyrénéen), PotSis (Potentiel sismique des Pyrénées Orientales), au nombre d‘une quarantaine, sont mesurées pluriannuellement sur des périodes de quelques jours à quelques semaines. Ces mesures sont réalisées à partir de modules GNSS autonomes pour la durée des mesures.

Réseaux permanents et semi-permanents SO GNSS

Données et valorisation

La majorité des données des sites permanents sont télétransmises en temps réel, contrôlées et archivées sur différents sites nationaux (OREME, RENAG, Réseau GNSS Permanent de l’IGN) ou internationaux (EUREF Permanent Network (EPN), EPN Densification Network et European Plate Observing System (EPOS) Network). Certaines de ces données sont traitées en temps réel pour produire des quantités de vapeur d’eau atmosphérique assimilées dans les modèles opérationnels de prévision météorologique de Météo France.

Les données GNSS du SO ont donné lieu à de nombreuses études scientifiques et publications sur les thématiques de la déformation tectonique, des mouvements verticaux, de la météorologie et de la marégraphie. Un grand nombre d’études sont toujours en cours car elles nécessitent de très longues séries d’observations (plusieurs dizaines d’années) en raison de la faible amplitude des mouvements mesurés (inférieur au millimètre par an).

Portail des données de l'OREME

Page du SO sur le portail des données de l'OSU OREME

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Contacts

Collaborations

Le SO est en liaison directe avec de nombreux programmes de recherche nationaux et internationaux et d’organismes nationaux :

  • EUREF Permanent Network (EPN)
  • EPN Densification Network et European Plate Observing System (EPOS)
  • Network RGP (Réseau GNSS Permanent de l’IGN)
  • SNO RESIF-RENAG (Service National d’Observation – REseau NAtional GNSS)
  • SNO OHMCV (Observatoires de Recherche en Environnement – Observatoire Hydro-météorologique Méditerranéen Cévennes-Vivarais) HyMeX (HYdrological cycle in the Mediterranean Experiment)
  • SNO H+ (Service National d’Observation H+)
  • SNO Karst (Service National d’Observation des Karsts)
  • SO-OREME Observatoire du Larzac (GEK)
  • SO-OREME Observatoire des mouvements et instabilités de versant
  • LSBB (Laboratoire Souterrain à Bas Bruit)

Valorisation scientifique

Vous trouverez ci-dessous une liste non exhaustive de ces publications :

Asensio E, Khazaradze G, Echeverria A, King RW and Vilajosana I (2012), « GPS studies of active deformation in the Pyrenees », Geophysical Journal International., may, 2012. Vol. 190(2), pp. 913-921. Oxford University Press (OUP).

Bock O, Bosser P, Pacione R, Nuret M, Fourrié N and Parracho A (2016), « A high-quality reprocessed ground-based GPS dataset for atmospheric process studies, radiosonde and model evaluation, and reanalysis of HyMeX Special Observing Period », Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society., nov, 2016. Vol. 142, pp. 56-71. Wiley-Blackwell.

Boniface K, Champollion C, Chery J, Ducrocq V, Rocken C, Doerflinger E and Collard P (2012), « Potential of shipborne GPS atmospheric delay data for prediction of Mediterranean intense weather events », Atmospheric Science Letters., jun, 2012. Vol. 13(4), pp. 250-256. Wiley-Blackwell.

Boniface K, Champollion C, Masson F and Ducrocq V (2010), « Characterisation of Mediterranean heavy rainfall events from GPS water vapour monitoring », In EGU General Assembly Conference Abstracts., may, 2010. Vol. 12, pp. 11626.

Boniface K, Ducrocq V, Jaubert G, Yan X, Brousseau P, Masson F, Champollion C, Chéry J and Doerflinger E (2009), « Impact of high-resolution data assimilation of GPS zenith delay on Mediterranean heavy rainfall forecasting », Annales Geophysicae., jul, 2009. Vol. 27(7), pp. 2739-2753. Copernicus GmbH.

Boniface K, Walpersdorf A, Guyomarc’H G, Deliot Y, Karbou F, Vionnet V and Nievinski F (2015), « GNSS reflectometry measurement of snow depth and soil moisture in the French Alps », In International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS). Vol. 2015-November, pp. 5205-5207. Institute of Electrical & Electronics Engineers (IEEE).

Boudevillain B, Argence S, Claud C, Ducrocq V, Joly B, Joly A, Lambert D, Nuissier O, Plu M, Ricard D, Arbogast P, Berne A, Chaboureau J-P, Chapon B, Crepin F, Delrieu G, Doerflinger E, Funatsu B, Kirstetter P-E, Masson F, Maynard K, Richard E, Sanchez E, Terray L and Walpersdorf A (2009), « Projet Cyprim, partie I: Cyclogenèses et précipitations intenses en région méditerranéenne: origines et caractéristiques », La Météorologie. Vol. 66(66), pp. 18-28. INIST-CNRS.

Bouin MN and Wöppelmann G (2010), « Land motion estimates from GPS at tide gauges: A geophysical evaluation », Geophysical Journal International., jan, 2010. Vol. 180(1), pp. 193-209. Oxford University Press (OUP).

Brenot H, Ducrocq V, Walpersdorf A, Champollion C and Caumont O (2006), « GPS zenith delay sensitivity evaluated from high-resolution numerical weather prediction simulations of the 8-9 September 2002 flash flood over southeastern France », Journal of Geophysical Research Atmospheres., aug, 2006. Vol. 111(15), pp. D15105.

Brenot H, Walpersdorf A, Reverdy M, Van Baelen J, Ducrocq V, Champollion C, Masson F, Doerflinger E, Collard P and Giroux P (2014), « A GPS network for tropospheric tomography in the framework of the Mediterranean hydrometeorological observatory Cévennes-Vivarais (southeastern France) », Atmospheric Measurement Techniques., feb, 2014. Vol. 7(2), pp. 553-578. Copernicus GmbH.

Calais E, Nocquet JM, Jouanne F and Tardy M (2002), « Current strain regime in the Western Alps from continuous Global Positioning System measurements, 1996-2001 », Geology. Vol. 30(7), pp. 651-654. Geological Society of America.

Champollion C, Masson F, Bouin MN, Walpersdorf A, Doerflinger E, Bock O and Van Baelen J (2005), « GPS water vapour tomography: Preliminary results from the ESCOMPTE field experiment », In Atmospheric Research., mar, 2005. Vol. 74(1-4), pp. 253-274.

Champollion C, Masson F, Doerflinger E, van Baelen J, Anquetin S, Walpersdorf A, Chéry J and Bock O (2003), « GPS observation of the September 9th 2002 Torrential rainfall in southern France (Gard-Cévennes). », In EGS – AGU – EUG Joint Assembly., apr, 2003. (1), pp. 2002.

Champollion C, Masson F, Van Baelen J, Walpersdorf A, Chéry J and Doerflinger E (2004), « GPS monitoring of the tropospheric water vapor distribution and variation during the 9 September 2002 torrential precipitation episode in the Cévennes (southern France) », Journal of Geophysical Research D: Atmospheres., dec, 2004. Vol. 109(24), pp. 1-15.

Delrieu G, Nicol J, Yates E, Kirstetter P-E, Creutin J-D, Anquetin S, Obled C, Saulnier G-M, Ducrocq V, Gaume E, Payrastre O, Andrieu H, Ayral P-A, Bouvier C, Neppel L, Livet M, Lang M, Du-Châtelet JP, Walpersdorf A and Wobrock W (2005), « The Catastrophic Flash-Flood Event of 8–9 September 2002 in the Gard Region, France: A First Case Study for the Cévennes–Vivarais Mediterranean Hydrometeorological Observatory », Journal of Hydrometeorology. Vol. 6(1), pp. 34-52.

Devoti R, D’Agostino N, Serpelloni E, Pietrantonio G, Riguzzi F, Avallone A, Cavaliere A, Cheloni D, Cecere G, D’Ambrosio C and Others (2017), « A Combined Velocity Field of the Mediterranean Region », Annals of Geophysics. Vol. 60(2), pp. 215.

S. Doucet, Combinaison de mesures géodésiques pour l’étude de la subsidence : application à la saline de Vauvert, Gard, France. Sciences de la Terre. Université Montpellier, 2018. Français. ⟨NNT : 2018MONTG074⟩. ⟨tel-02053493⟩

Ducrocq V, Belamari S, Boudevillain B, Bousquet O, Cocquerez P, Doerenbecher a, Drobinski P, Flamant C, Labatut L, Lambert D, Nuret M, Richard E, Roussot O, Testor P, Arbogast P, Ayral P-a, Baelen JV, Basdevant C, Boichard J-L, Bourras D, Bouvier C, Bouin M-N, Bock O, Braud I, Champollion C, Coppola L, Coquillat S, Defer E, Delanoe J, Delrieu G, Didon-Lescot J-F, Durand P, Estournel C, Fourrié N, Garrouste O, Giordani H, Coz JL, Michel Y, Nuissier O, Roberts G, Said F, Schwarzenboeck a, Sellegri K, Taupier-Letage I and Vandervaere J-P (2013), « HyMeX, les campagnes de mesures : focus sur les événements extrêmes en Méditerranée », La Météorologie. Vol. 8(80), pp. 37. INIST-CNRS.

Ferenc M, Nicolas J, van Dam T, Polidori L, Rigo A and Vernant P (2014), « An estimate of the influence of loading effects on tectonic velocities in the Pyrenees », Studia Geophysica et Geodaetica., aug, 2014. Vol. 58(1), pp. 56-75. Springer Science backslashmathplus Business Media.

S. Liora Furst, S. Doucet, P. Vernant, C. Champollion, J-L. Carme, Monitoring surface deformation of deep salt mining in Vauvert (France), combining InSAR and leveling data for multi-source inversion, Solid Earth (IF3.337), Pub Date : 2021-01-12, DOI: 10.5194/se-12-15-2021

Renag Group (2010), « RESIF-RENAG : The French GPS component of a European infrastructure », In EGU General Assembly Conference Abstracts., may, 2010. Vol. 12, pp. 9725.

Mahfouf JF, Ahmed F, Moll P and Teferle FN (2015), « Assimilation of zenith total delays in the AROME France convective scale model: A recent assessment », Tellus, Series A: Dynamic Meteorology and Oceanography., feb, 2015. Vol. 67(1), pp. 1-20. Co-Action Publishing.

Nguyen HN, Vernant P, Mazzotti S, Khazaradze G and Asensio E (2016), « 3-D GPS velocity field and its implications on the present-day post-orogenic deformation of the Western Alps and Pyrenees », Solid Earth. Vol. 7(5), pp. 1349-1363.

Nocquet JM (2012), « Present-day kinematics of the Mediterranean: A comprehensive overview of GPS results », Tectonophysics., dec, 2012. Vol. 579, pp. 220-242. Elsevier B.V..

Nocquet JM, Sue C, Walpersdorf A, Tran T, Lenôtre N, Vernant P, Cushing M, Jouanne F, Masson F, Baize S, Chéry J and van der Beek PA (2016), « Present-day uplift of the western Alps », Nature Publishing Group., jun, 2016. Vol. 6(June), pp. 1-6. Nature Publishing Group.

Santamaria-Gómez A, Gravelle M, Collilieux X, Guichard M, Miguez BM, Tiphaneau P and Wöppelmann G (2012), « Mitigating the effects of vertical land motion in tide gauge records using a state-of-the-art GPS velocity field », Global and Planetary Change., dec, 2012. Vol. 98-99, pp. 6-17. Elsevier BV.

Santamaria-Gómez A, Marie-Noëlle B, Collilieux X and Wöppelmann G (2013), « Time-Correlated GPS Noise Dependency on Data Time Period », In International Association of Geodesy Symposia., nov, 2013. Vol. 138, pp. 119-124. Springer Science backslashmathplus Business Media.

Walpersdorf A, Brenot H, Champollion C, Doerflinger E, Masson F, Ducrocq V, Anquetin S and Tabary P (2003), « GPS project for tropospheric water vapour observations related to torrential rain in the French Cevennes: Description and first results of the field experiment. », In EGS – AGU – EUG Joint Assembly., apr, 2003.

Walpersdorf A, Pinget L, Vernant P, Sue C and Déprez A (2017), « Deformation pattern of the Western Alps from two decades of campaign and permanent GNSS measurements », In EGU General Assembly Conference Abstracts. Vol. 19(1), pp. 3046.

Yan X, Ducrocq V, Poli P, Hakam M, Jaubert G and Walpersdorf A (2009), « Impact of GPS zenith delay assimilation on convective-scale prediction of Mediterranean heavy rainfall », Journal of Geophysical Research Atmospheres., feb, 2009. Vol. 114(3) Wiley-Blackwell.

Yan X, Ducrocq V, Poli P, Jaubert G, Walpersdorf A, Fourier J and Maison G (2008), « Advances in Geosciences Mesoscale GPS Zenith Delay assimilation during a Mediterranean heavy precipitation event », Advances In Geosciences., jul, 2008. Vol. 17, pp. 71-77.

Tâches d'Observation

3 réseaux régionaux de sites GNSS : VENICE, ResPyr et PotSis

4 stations GNSS permanentes localisés sur le site de l’exploitation salifère de la société KEM ONE

2 stations GNSS permanentes localisées au voisinage des installations du Laboratoire souterrain à bas bruit de Rustrel