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Exploitation des observations du niveau marin

La connaissance du niveau des mers est une préoccupation de longue date pour l’Homme, comme en témoigne la première table de prédiction des marées à Hangzhou, en Chine, établie pendant le règne de la dynastie Tang, vers l’an 770. La motivation principale qui conduisit l’Homme à s’intéresser de près à l’observation des variations du niveau de la mer fût vraisemblablement la navigation. Alors que les premières tables chinoises marquaient simplement les pleines et les basses mers en fonction des phases de la Lune, l’augmentation du commerce maritime suscita le besoin d’une connaissance plus détaillée des variations du niveau de la mer. Cette nécessité a poussé l’Homme à imaginer des moyens de plus en plus sophistiqués pour mesurer avec précision les fluctuations du niveau de la mer ; d’abord, en installant simplement des échelles de marée à proximité des ports ; puis, en concevant des instruments de haut niveau technique, comme par exemple les marégraphes à capteur de pression ou à propagation d’ondes acoustiques ; enfin, depuis quelques années, en mettant à profit les satellites artificiels.

Les marégraphes sont encore aujourd’hui largement employés pour la navigation près des côtes, mais leurs données sont de plus en plus utilisées dans de nombreuses autres applications, ayant pour objet l’étude de notre environnement et des mécanismes physiques qui le gouvernent, et l’aménagement du littoral. Parmi les exploitations possibles des observations du niveau de la mer par marégraphie, mentionnons :

- l’étude de l’évolution séculaire du niveau moyen des océans. Actuellement, on pense que le niveau global des mers est en train de monter, mais on ne sait pas établir avec précision quelle est l’importance du signal eustatique, ni si cette remontée est en train de s’accélérer.

- la compréhension des processus physiques qui engendrent les variations du niveau moyen de la mer en un lieu (tectonique, subsidence artificielle, hydrodynamique, etc.) ;

- la validation des modèles climatiques en confrontant leurs résultats avec les tendances observées du niveau de la mer ;

- la « calibration » des mesures des altimètres radars embarqués sur satellite (Topex/Poseidon, Envisat, Jason…) ;

- l’étude de la fonction de transfert entre le signal observé au large par l’altimétrie spatiale et celui qui est observé sur la côte par un marégraphe ;

- l’évaluation et la validation des résultats d’altimétrie spatiale. La dérive introduite par l’erreur d’algorithme, décelée en 1996, a démontré l’importance de confronter en permanence les résultats obtenus par des techniques de mesure indépendantes ;

- l’unification des réseaux de nivellement. Les surfaces de référence des systèmes d’altitude nationaux sont cohérentes au niveau du mètre seulement. Ce constat s’explique par l’origine de chacune, fixée au niveau moyen de la mer en un point de la côte ;

- l’amélioration des modèles de marée, en particulier dans les zones côtières complexes (bathymétrie, trait de côte, ondes non linéaires...) ;

- l’influence de la marée sur les écosystèmes littoraux : faune, cultures marines...

- l’étude des événements extrêmes et leurs conséquences : tempêtes, tsunamis, submersions marines...

- l’étude des références verticales et leurs relations (géoïde ; ellipsoïde ; zéro hydrographique ; niveau moyen de la mer ; etc.) ;

- la réduction des sondages bathymétriques. Les profondeurs mesurées sont rapportées à un niveau de référence appelé zéro hydrographique ou zéro des cartes marines. La définition de ce zéro est liée à la référence fondamentale utilisée pour mesurer les hauteurs d’eau. Suivant une recommandation récente de l’Organisation Hydrographique Internationale (OHI/IHO), cette référence fondamentale devra désormais être un ellipsoïde mondial.

Une définition de la marégraphie

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Marégraphe de Brest (1846-1944)

Alors que le terme marégraphie ne figure pas dans la plupart des dictionnaires ou encyclopédies, celui de marégraphe s’y trouve plus facilement. Le terme de marégraphe apparaît avec la mise au point d’appareils mécaniques qui enregistrent de manière automatique les hauteurs d’eau en fonction du temps sur un rouleau de papier, en 1842 en France. Le nom est donné par l’ingénieur hydrographe Chazallon dans une lettre qu’il adresse au ministre de la Marine le 6 décembre 1859. Le terme trouve son étymologie dans ‘mare’ (mer, en latin) et ‘graphein’ (écrire, dessiner, en grec).

Il est utile de se souvenir de cette étymologie pour ne pas commettre l’erreur de penser qu’un marégraphe mesure la marée. Ce phénomène d’origine astronomique n’est qu’un signal parmi tant d’autres qui affectent le niveau de la mer (la grandeur effectivement mesurée par un marégraphe), comme par exemple :

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- les effets météo (pression atmosphérique, vents) ;
- les seiches ;
- les tsunamis ;
- les ondes de tempête (voir l’actualité sur l’enregistrement du passage de Xynthia au marégraphe de La Rochelle) ;
- les effets stériques (saisonniers ou climatiques) ;
- la circulation océanique ;
- les couplages interannuels océan - atmosphère (El Niño par exemple) ;
- la fonte des glaces continentales ;
- …

L’expression « ce qui est un bruit pour certains est un signal pour d’autres » est bien illustrée dans le domaine de l’analyse des enregistrements marégraphiques.

La définition de B. Simon que l’on trouve dans La marée océanique côtière (2007) : « Par son étymologie, le terme ‘marégraphie’ se rapporte à la description du phénomène de marée et aux instruments qui, par leurs mesures, en ont permis une meilleure connaissance », mérite donc une extension aux autres phénomènes qui affectent aussi la grandeur mesurée par les marégraphes.