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Etalonnage de la mesure altimétrique par utilisation de plusieurs techniques de

Etalonnage de la mesure altimétrique par utilisation de plusieurs techniques de géodésie spatiale P. Bonnefond(1), P. Exertier(1), O. Laurain(1), Y. Ménard(2), F. Boldo(3), E. Jeansou(4), G. Jan(4) (1)OCA/GEMINI, avenue N. Copernic, F-06130 Grasse (2)CNES, avenue E. Belin, F-31055 Toulouse (3)IGN-CNES, avenue E. Belin, F-31055 Toulouse (4)NOVELTIS, Parc Technologique du Canal, 2 av. de l'Europe, F-31520 Ramonville Colloque du GDR G2, Montpellier, 16-18 Novembre 2005 Calibration Absolue de Jason-1 et TOPEX/Poseidon en Corse Colloque du GDR G2, 16-18 Novembre 2005 2 I N T R O D U C T I O N Le site d’étalonnage de Corse est basé sur une double configuration: • Le site géodésique d’Ajaccio (FTLRS et DORIS installés début 2002) • le site de mesures in-situ site au cap de Sénétosa sous la trace N°85 Le site de Sénétosa site permet d’effectuer l’étalonnage des altimètres à partir de marégraphes et d’une bouée GPS. Définition du biais de l’altimètre : biais = hauteur de mer altimétrique - hauteur de mer in situ biais < 0 hauteur de mer altimétrique est trop basse (l’altimètre mesure trop long) biais > 0 hauteur de mer altimétrique est trop haute (l’altimètre mesure trop court) Calibration Absolue de Jason-1 et TOPEX/Poseidon en Corse Colloque du GDR G2, 16-18 Novembre 2005 3 T O P E X / P O S E I D O N Les altimètres de TOPEX/Poseidon (ALT-A et ALT-B) ont été étalonnés depuis 1998. 7 ±7 mm et 6 ±3mm pour ALT-A et ALT-B. Les résultats sont très cohérents avec ceux obtenus sur le site de calibration d’Harvest en Californie (site de calibration officiel côté américain). Calibration Absolue de Jason-1 et TOPEX/Poseidon en Corse Colloque du GDR G2, 16-18 Novembre 2005 4 B O U É E G P S Depuis 2000, une bouée GPS est aussi utilisée pour l’étalonnage des altimètres. Les résultats montrent une très bonne cohérence entre les résultats obtenus avec la bouée GPS et ceux obtenus à partir des mesures marégraphiques. TOPEX/Poseidon Jason-1 Calibration Absolue de Jason-1 et TOPEX/Poseidon en Corse Colloque du GDR G2, 16-18 Novembre 2005 5 H A U T E U R D E S V A G U E S La bouée GPS fournit aussi des informations sur les hauteurs de vagues : (total)2 = (gps)2 + (vague)2 où gps = 2.6 cm (erreur GPS) wave (vagues) donc, vague = √((total)2 - (gps)2) SWH (ou H1/3) est déduit de la formule suivante: SWHbouée = 4.vague Les résultats montrent une très bonne cohérence avec les hauteurs de vagues mesurées par TOPEX/Poseidon. La corrélation entre les deux estimations est de 98% (pente=0.86 et constante=11.4cm). Les résultats pour Jason-1 ne sont pas significatifs du fait du faible nombre de déterminations. Calibration Absolue de Jason-1 et TOPEX/Poseidon en Corse Colloque du GDR G2, 16-18 Novembre 2005 6 V I T E S S E D U V E N T La vitesse du vent mesurée par la station météorologique de Sénétosa a été comparée à celle provenant des données de TOPEX/Poseidon. Les résultats montrent eux-aussi un très bon accord. La corrélation entre les deux estimations est de 90% (pente=0.90 et constante=2.1m/s). Les résultats pour Jason-1 ne sont pas significatifs du fait du faible nombre de déterminations. Calibration Absolue de Jason-1 et TOPEX/Poseidon en Corse Colloque du GDR G2, 16-18 Novembre 2005 7 T R O P O S P H È R E H U M I D E La correction de “troposphère humide” est calculée en utilisant les mesures GPS du point géodésique de référence (Phare). La “partie sèche“ de cette correction est retirée en utilisant les mesures météorologiques locales. Les comparaisons avec les délais troposphériques obtenus à partir du modèle ECMWF et des mesures GPS montrent clairement une dérive de la correction du JMR d’environ -6 mm/yr. Les pentes résiduelles pour ECMWF et GPS sont dans la barre d’erreur et donc non significatives. De plus, le JMR montre un biais d’environ 20 mm (la correction JMR est sous évaluée) en comparaison à ECMWF ce qui induit une différence de 11 mm à l’époque 2002.0. Ce biais semble affecter l’ensemble du bassin méditerranéen ainsi que les zones côtières. Calibration Absolue de Jason-1 et TOPEX/Poseidon en Corse Colloque du GDR G2, 16-18 Novembre 2005 8 Harvest Senetosa POE - GPS: ascending tracks Bass Strait POE - GPS: descending tracks I M P A C T D E L ’ O R B I T E Les orbites précises (POE, CNES) ont été comparées aux orbites GPS-based Reduced dynamic (JPL) pour les cycles cycle 1 à 88. Les différences radiales d’orbite ont ensuite été transformées sur une grille de résolution 1°x1° pour chaque cycle et une pente a été déterminée à chaque noeud. Alors que la dérive observée au site de calibration Corse (#085) est proche de zéro, ce n’est pas le cas pour Harvest (#043) et Bass Strait (#088) où l’effet atteint respectivement –8 and – 4 mm/yr. Ces dérives géographiquement corrélées entre les orbites POE et GPS semblent être principalement liées à une erreur à la période orbitale. Cependant ces cartes révèlent aussi une caractéristique nord-sud qui peut être liée à une dérive du repère de référence selon l’axe Z. Drift of Radial Orbit differences (mm/yr) -5 5 -10 10 0 Calibration Absolue de Jason-1 et TOPEX/Poseidon en Corse Colloque du GDR G2, 16-18 Novembre 2005 9 I M P A C T D E L’ O R B I T E Afin d’améliorer l’étalonnage de l’altimètre il peut être nécessaire de recourir à une orbite plus précise au moins d’un point de vue local. Les mesures laser effectuées par la FTLRS ont donc été utilisées pour améliorer l‘altitude du satellite lors des passages de calibration. Calibration Absolue de Jason-1 et TOPEX/Poseidon en Corse Colloque du GDR G2, 16-18 Novembre 2005 10 J A S O N | 1 A Sénétosa (Corse) le biais de l’altimètre POSEIDON-2 (Jason-1) est de +99 ±4 mm, basé sur 90 cycles des produits GDR. Cependant les résultats obtenus à Harvest diffèrent sensiblement des nôtres. Comment rendre ces résultats comparables? En utilisant les orbites GPS ? En utilisant en plus le modèle ECMWF ? Pas suffisant C’est gagné! Calibration Absolue de Jason-1 et TOPEX/Poseidon en Corse Colloque du GDR G2, 16-18 Novembre 2005 11 C O N C L U S I O N Résultats en Corse : ALT-A: +7 ±7 mm ALT-B: +6 ±3 mm POSEIDON-2: +99 ±4 mm Ainsi, le biais à l’époque de référence entre Harvest et Sénétosa sont en accord au niveau millimétrique: ~120 ±4 mm En utilisant les orbites GPS et le délai troposphérique humide provenant du modèle ECMWF. la pente résiduelle à Sénétosa n’est pas significative. GDR: Biais 2002.0 = 114 ± 7 mm Pente = -13 ±6 mm/yr GDR + Orbites GPS : Biais 2002.0 = 116 ± 7 mm Pente = -11 ±5 mm/yr GDR + Orbites GPS + délais tropo. ECMWF: Biais 2002.0 = 127 ± 7 mm Pente = -5 ±6 mm/yr GDR + Orbites GPS + délais tropo. GPS (Ajaccio): Biais 2002.0 = 131 ± 10 mm Pente = -6 ±8 mm/yr Cependant nous devons maintenant exprimer les résultats en terme de biais à une époque de référence associé à sa dérive Avant et après chaque passage de calibration la bouée GPS est placée au- dessus des marégraphes pour effectuer des comparaisons directes du niveau de la mer. Les différences avec les deux marégraphes (M3 et M5) sont millimétriques. uploads/Geographie/g2-pascal-bonnefond.pdf