Gravimétrie

La gravimétrie est la science de la mesure et de l'étude de la pesanteur, c'est-à-dire de l'accélération que subit un corps au repos à la surface de la Terre. La pesanteur résulte donc de la force gravitationnelle exercée par la Terre, mais aussi par les autres astres (Lune, Soleil, planètes), et de l'effet centrifuge dû à la rotation de la Terre ou de la planète.

Un gravimètre est un appareil, basé sur le principe de la chute libre dans le vide d'un objet, qui permet de mesurer la valeur réelle de l’accélération de la pesanteur en n’importe quel point.

Mesurer la pesanteur, c'est aussi mesurer la distribution des masses ce qui permet de déduire la structure interne des sous-sols. La gravimétrie est donc un outil puissant pour la géophysique, et notamment la prospection minière et pétrolière.

(Source : www.futura-sciences.com)

Exemples de capteurs

  • Askania GSS2 de 1969 à 1981 sur le N/O JEAN CHARCOT
  • Bodenseewerk KSS30 acquis en 1981 qui a équipé le N/O JEAN CHARCOT de 1983 à 1989 puis le N/O L'ATALANTE de 1990 à 2003
  • Lockeed Martin BGM5 qui équipe le N/O L'ATALANTE depuis décembre 1998 (campagne AGUADOMAR) à 2006 puis de juillet 2008 à nos jours
  • Bodenseewerk KSS31 qui a équipé le N/O Le Suroît du 15 Novembre 2000 au 31 Décembre 2002 dans le cadre d’une convention de prêt entre Ifremer et le SHOM. Il a ensuite été utilisé alternativement  sur le N/O L'Atalante et le N/O Pourquoi pas?

Types de fichiers

Type de fichier

Navire / Capteur

Extension

Date

Format

Gravimètre

Pourquoi Pas?

KSS-*.gravi

à partir de 2006

NetCDF

données de gravimétrie traitées

L'Atalante, Le Suroît, PourquoiPas ?

.mgd77

-

Ascii

Plus d'information sur les formats de fichiers des données géophysiques archivées au SISMER.

Corrections des données de gravimétrie

  • Pesanteur des stations de référence

Les mesures sont rattachées aux valeurs de la pesanteur des stations de référence de l'International Gravity Standardization Net 1971 (IGSN 71).

Des rattachements sont également effectués à des stations ne faisant pas partie de l'IGSN71. Les pesanteurs exprimées dans le système de POSTDAM sont corrigées pour être rapportés au système de référence de l'IGSN71.

Plus d’informations :

  • Correction de dérive

Soit Gv = la mesure du gravimètre à l'instant T.

On effectue un rattachement avant mission dans un port n°1 où l’on mesure :

    • Gv1, la valeur de la mesure du gravimètre au port
    • Grefnav1, la mesure du point de référence IGSN 71 rapportée au niveau du gravimètre à bord du navire
    • T1, le temps (ou date) de la mesure

On effectue un nouveau rattachement dans un port n° 2 après la mission, où l’on mesure :

    • Gv2, la valeur de la mesure du gravimètre au port
    • Grefnav2, la mesure du point de référence IGSN 71 rapportée au niveau du gravimètre à bord du navire
    • T2, le temps (ou date) de la mesure

Soient Gzéro1 = Grefnav1-Gv1 et Gzéro2 = Grefnav2-Gv2 les valeurs du zéro du gravimètre marin respectivement aux ports 1 et 2 (NDR : à ne pas confondre avec les G0, G1 et G2 du gravimètre terrestre qui apparaissent sur les fiches de rattachement).

La dérive en temps, supposée constante sur la mission, est :

(1)   Der = (Gzéro2 - Gzéro1) / (T2 - T1)                                                            

Pour calculer la pesanteur absolue Gabs à partir de la pesanteur mesurée Gv à l' instant T, on effectue le calcul suivant :

(2)   Gabs  = Gzéro1 + Gv x Der x (T - T1)

Note pour les utilisateurs du logiciel CARAIBES : La correspondance avec les paramètres d'importation des données est :

    • "Pesanteur" = Grefnav = Gnav des fiches de rattachements
    • "Valeur observée"= Gv
  • Variation du coefficient de raideur du ressort

Le coefficient de raideur du ressort évolue. Ceci crée des erreurs d'autant plus grandes que le trajet est important en latitude. Il faut donc prendre en compte cette évolution dans le calcul de la pesanteur absolue à partir des mesures du gravimètre. On introduit donc un coefficient de raideur appelé Kraideur

Les formules (1) et (2) précédentes deviennent :

(3)   Der = ((Grefnav2 - Grefnav1) + Kraideur x  (Gv2 - Gv1)) / (T2 - T1)

(4)   Gabs = Gzéro1 + Kraideur x Gv  + Der x (T - T1)

  • Etat de mer et délais à l'enregistrement des gravimètres
    • KSS 30

L'acquisition temps réel est effectuée avec le paramètre d'état de mer du KSS 30 "Sea State" = 2, ce qui correspond à une mer "belle" quel que soit l'état de la mer réel. Les filtres de Bessel anti-houle temps réel correspondant et la constante de temps du gravimètre retardent l'enregistrement de la mesure. Sur la base des analyses de GENAVIR, un délai de 120 secondes doit être retranché à l'heure d'enregistrement des mesures temps réel. C'est cette valeur qui est actuellement appliquée par SISMER aux données du KSS30. Les délais de filtrage obtenus plus récemment par le SHOM sont de :

      • Sea State 2 : 109.3 s
      • Sea State 3 : 132.8 s
      • Sea State 4 : 181.8 s
    • KSS 31

De 2000 à juillet 2007, le KSS 31 est mis en œuvre avec "Sea State" = 3 (excepté pendant la campagne BLASON 2 du 9/8/2002 au 9/9/2002 où SS = 2). Les filtres de Bessel et la constante de temps du gravimètre introduisent un différé d'enregistrement. Le délai appliqué par SISMER est de 130 secondes.

A partir de juillet 2007, le KSS 31 est mis en œuvre avec un "Sea State" = 2. Le délai appliqué par le SISMER est de 120 secondes. Les délais de filtrage obtenus par le SHOM sont :

      • Sea State 2: 101.0 s
      • Sea State 3: 124.5 s
      • Sea State 4: 173.5 s

Dorénavant, KSS31 est mis en œuvre avec un "Sea State" = 2.

    • BGM5

Les filtres du BGM5 ne sont pas de même nature que ceux des KSS et n'introduisent pas de décalage à l'enregistrement. Par contre, l'heure affectée à la mesure filtrée est décalée d'un retard de 304,5 secondes.

Contact

Pour tous renseignements complémentaires, contacter le service SISMER (sismer@ifremer.fr).