Mémoire D’Ingénieur d’Etat en Sciences Géodésiques et ... · Ce mémoire d’ingénieur a...

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA

RECHERCHE SCIENTIFIQUE

Centre National des Techniques Spatiales

Mémoire D’Ingénieur d’Etat en Sciences Géodésiques et Travaux Topographiques

Option : Petites Echelles

Présenté par : Mr. Hassen BOUCHERAT

Thème du mémoire:

Combinaison des Données d’Altimétrie Spatiale de Topex/Poseidon et Jason-1

en vue de la Détermination d’un Niveau Moyen en Méditerranée Occidentale.

Promoteur : Mr. Salem KAHLOUCHE, Maître de recherche, CNTS. Co-Promoteur: Mr. Mahdi HADDAD, Magister, Cadre INCT.

Juin 2004.

Ce mémoire d’ingénieur a été pour moi une expérience très enrichissante tant dans son élaboration que dans les relations humaines. Je tiens à exprimer mes remerciements au Colonel ZERHOUNI Omar Farouk, Chef du Service Géographique et Télédétection à l’Etat –Major/A.N.P sans qui je n’aurais certainement pas pu avoir accès à cette formation. Je remercie également le Lieutenant-colonel OUKACI Hamid, Directeur Général de l’Institut National de Cartographie et de Télédétection (INCT) qui m’a apporté toute l’aide nécessaire. Je tiens aussi à exprimer mes remerciements à MM. OUSSEDIK Azzedine, Ex Directeur du CNTS et actuel Directeur Général de l’Agence Spatiale Algérienne (ASAL) et BENMOHAMED Mohamed, Directeur du CNTS pour m’avoir toujours bien accueilli. Je tiens particulièrement à exprimer ma gratitude à mon encadreur, le Dr. KAHLOUCHE Salem, Maître de Recherches et Directeur de la Division Géodésie au CNTS pour m’avoir proposé le sujet du présent mémoire de fin d’études. Son souci de détail dans l’analyse des résultats m’a permis d’acquérir une formation d’esprit nécessaire à ce travail, qu’il en soit remercié encore une fois. Je tiens, expressément et chaleureusement, à remercier mon co-promoteur, M. HADDAD Mahdi, Cadre à l’INCT, pour m’avoir guidé dans ce travail de recherche avec une disponibilité et un souci à aller de l’avant constants et aussi pour toute l'aide qu'il m'a apporté dans l’élaboration du présent mémoire, qu’il trouve ici l’expression de ma profonde reconnaissance. Je tiens à exprimer mes remerciements à M. TOUAM Said, chargé de recherche au CNTS pour avoir bien voulu présider mon jury d’examination, ainsi que MM ZEGGAI Ali, Chargé de recherche, et RAMI Ali, Attaché de recherche, pour avoir bien voulu examiner ce travail. Je voudrais aussi remercier l’ensemble des enseignants et les chercheurs de la Division Géodésie, en particuliers MM. AARIZOU Madani et BENAHMED DAHO Sid Ahmed.

Je remercie également M. DJILALI Abdelkader, Chef de Département Formation & Information (DFI) et M. BOUCHENAK Fethi, Chef du Service des Enseignements, ainsi que les personnels du DFI, notamment MM. TAYEB Ahmed, TADJ Mohamed et OUADI Mohamed. Je n’oublierai pas de remercier le lieutenant-colonel ATOUI Brahim, Secrétaire Général du Conseil National de l’Information Géographique pour son aide et sa disponibilité. Je remercie le Commandant MOHAMED-Nacer pour son soutien. Enfin, un grand merci à mes trois amis, MM. NAZAR Mohamed, ZIDANE Miloud etMEKHANFAR Miloud, qui ont toujours été là, surtout dans les moments difficiles.

Je crois que pour réussir dans ses études, on a besoin du soutien inconditionnel de toute la famille, une famille qui à été présente à mes cotés dés les premiers pas et qui s’est agrandie dans les dix dernières années, je rend grâce à dieu d’y être né et que tous ses membres trouvent ici le témoignage de toute ma gratitude. Pour tout un chacun, encore une fois, je dis un grand merci pour tout. Je dédie ce mémoire à mes chers parents qui ont tant espéré au fond d’eux même, et j’en suis sûr, que leur fils unique réussisse dans ses études. Je dédie également ce mémoire à mon épouse Oum El Kheir pour avoir assumé seule les responsabilités du foyer durant mon absence, pour sa compréhension et ses sacrifices tout au long des trois années. Je dédie aussi ce mémoire à mes deux adorables enfants, ma fille Doria et mon fils Mourad-Amine. Ces dédicaces s’adressent aussi à mes sœurs, ma belle mère, mon beau frère, et mes belles sœurs. Pour clôturer, je n’oublierais pas de dédicacer ce mémoire à mon ami BEHRAM Ahmed dit « petit Ahmed » avec qui j’ai partagé beaucoup de joies.

Sommaire

Remerciements Dédicaces Résumé Introduction Générale ………………………………………………………………………………………………………….. 1 Chapitre I : Les Missions Spatiales Topex/Poseidon et Jason-1

I-1- Développement de l’Altimétrie spatiale ………………………………………………………………………….. 3I-2- Missions Topex/Poseidon …………………………………………………………………………………………………... 3I-2-1- Caractéristiques générales ……………………………………………………………………………………………. 3I-2-2- Instruments embarqués ………………………………………………………………………………………………….. 4I-3- Mission Jason-1……………………………………………………………………………………………………………………. 5I-3-1- Programme Jason-1………………………………………………………………………………………………………… 5I-3-2- Caractéristiques de l’orbite……………………………………………………………………………………………. 5I-3-3- Instruments Embarqués…………………………………………………………………………………………………… 6I-3-4- Performances de Jason-1 par rapport à Topex/poseidon………………………………………… 7I-4- Les futures missions altimétriques…………………………………………………………………………………….. 9

Chapitre II : Modélisation de calcul du Niveau de la Mer

II-1- Principe de Calcul du Niveau de la Mer………………………………………………………………... 11II-2- Les Erreurs Instrumentales…………………………………………………………………………………….. 11II-3- Les Erreurs sur la Détermination de l’orbite………………………………………………………… 12II-4- Les Erreurs Géophysiques……………………………………………………………………………………… 12II-4-1- Erreurs de propagation………………………………………………………………………………………. 12II-4-2- Effet Barométrique Inverse……………………………………………………………. 13II-4-3- Marée Océanique……………………………………………………………………….. 13II-4-4- Marée Terrestre…………………………………………………………………………. 13II-4-5- Marée Polaire…………………………………………………………………………… 14II-4-6- Biais Eléctromagnétique……………………………………………………………….. 14

Chapitre III : Histoire de la Mer Méditerranée

III-1- Introduction……………………………………………………………………………….. 15III-2-1- Les Différents Bassins de la Méditerranée ………………………………………… 16III-2-2- La Mer Tyrrhénienne………………………………………………………………….. 17III-2-3- La Mer Ionienne-Méditérranée Orientale………………………………………….. 19III-2-4- La Mer Egée……………………………………………………………………………. 20

ChapitreIV : Traitements des Données Topex/Poseidon et Jason-1

Aspects Techniques IV-1- Introduction…………………………………….…………………………………………. 24IV-2- Méthodologie du traitement…………………………………………………………….. 24IV-3- Présentation des Programmes………………………………………………………….. 25IV-4- Correction des écarts aux Points de Croisement…………………………………….. 27IV-5- Modèle géopotentiel Global E.G.M 96………………………………………………… 28IV-6- Traitements des Données sur la Méditerranée Occidentale………………………… 29IV-6-1- Zone de Calcul…………………………………………………………………………. 29IV-6-2- Modèle de Calcul Utilisé……………………………………………………………… 29IV-6-3- Données Utilisées……………………………………………………………………… 30

Chapitre V : Traitement des Données Topex/Poseidon et Jason-1 Résultats du Traitement V-1- Introduction………………………………………………………………………………… 32V-2- Résultats du Traitement des Données Topex/Poseidon………………………………. 32V-2-1- Points de Croisement…………………………………………………………………… 32V-2-2- Points Retenus…………………………………………………………………………… 35V-2-3- Statistiques de la Comparaison par rapport à l’E.G.M 96………………………... 35V-3- Résultats du traitement des données Jason-1………………………………………….. 38V-3-1- Points de Croisement…………………………………………………………………… 38V-3-2- Points Retenus…………………………………………………………………………… 41V-3-3- Statistiques de la Comparaison par rapport à l’E.G.M 96………………………... 41V-4- Combinaison des Données Topex/Poseidon et Jason-1………………………………

44

Conclusion Générale…………………………………………………………. 49

Acronymes

GRS 80 Geodetic Reference System 1980.

AVISO Archivage, Validation et Interprétation des données des Satellites Océanographiques.

CCDP Centre de Contrôle Doris / Poseidon.

CNES Centre National des Etudes Spatiales – France.

DORIS Doppler Orbitography Radiopositionning Integrated by Satellite.

EGM96 Earth Geopotential Model of 1996.

GDR Geophysical Data Record.

GPS Global Positioning System.

JPL Jet Propulsion Laboratory - USA

LRA Laser Retroreflector Array.

NASA National Aeronautics and Space Administration – USA.

NIMA National Imagery Mapping Agency USA

NRA NASA Radar Altimeter.

OSU Ohio State University - USA

SSALT Solid State ALTimeter.

TGS Topex Ground System.

TMR Topex Microwave Radiometer.

TOPEX Ocean TOPography Experiment.

Introduction Générale 1

La géodésie spatiale s’intéresse à la mesure de la forme de la Terre et à son évolution dans le temps par des techniques spatiales. L’approximation la plus précise de la forme réelle de la terre est le géoïde. Il s’agit d’une surface dite équipotentielle du champ de pesanteur (c'est à dire une surface sur laquelle l’eau est en équilibre). Celle-ci est affectée de creux et de bosses : elle est donc totalement irrégulière. On peut l’imaginer comme étant le niveau moyen des océans et son prolongement imaginaire sous les continents. L’utilisation de l’altimétrie satellitaire, basée sur la mesure radar de la distance entre un satellite d’orbite connue et la surface de réflexion constituée par les océans permet l’acquisition directe du géoïde en mer. La détermination de la forme de la mer par altimétrie spatiale n’est pas un concept nouveau (missions SEASAT en 1978 et GEOSAT en 1984), pourtant, la mise en évidence et la compréhension des phénomènes océanographiques et géophysiques qui en découlent représentent aujourd’hui un défi dont la compréhension nécessite la programmation de nombreuses missions successives. Actuellement, la précision des altimètres et des trajectoires des satellites qui les portent (GEOSAT, ERS1, ERS2, Topex/Poseidon, Jason-1, Envisat) permet d’obtenir la surface océanique avec une précision sub-décimétrique, voir millimétrique parfois. Les missions spatiales en cours (Topex /Poseidon et Jason-1) sont prévues pour répondre à ces attentes. L’analyse séparée ou globale de leurs mesures altimétriques requiert la recherche d’une très grande exactitude dans la détermination des différents paramètres permettant d’accéder au calcul de la hauteur de la mer au dessus d’un ellipsoïde de référence. Ces corrections sont principalement :

Les corrections sur les mesures altimétriques (effets de la troposphère et de l’ionosphère) ;

Le corrections de marées (marées océanique, terrestre et polaire) ; La correction du biais de l’état de la mer ; La correction barométrique inverse ; La correction d’orbite.

Introduction Générale 2

Le présent mémoire qui entre dans le cadre de la préparation du diplôme d’Ingénieur d’Etat en Sciences Géodésiques et Travaux Topographiques, propose une méthodologie de traitement des données altimétriques des satellites Topex/poseidon et Jason-1 dans le souci de déterminer un géoïde altimétrique en Méditerranée Occidentale. Les résultats des hauteurs géoïdales sont comparés par rapport au modèle de géoïde global l’EGM96. Par suite, une combinaison des résultats obtenus à partir des données Topex /Poseidon et Jason-1 est effectuée. La solution ainsi obtenue présente un avantage primordial sur la qualité de la solution finale, vu que les profils altimétriques Topex/Poseidon et les profils altimétriques Jason-1 sont de concert, côte à côte, balayant la surface océanique avec un échantillonnage deux fois plus dense.

Chapitre I : Les Missions Spatiales Topex/Poseidon et Jason-1 3

I-1 Introduction : Développement de l’altimétrie spatiale L’altimétrie spatiale s’est développée dès la fin des années 70 avec les missions Geos 3 (1975), Seasat (1978) puis Geosat (1985-1989). L’essentiel des études basées sur ces missions a concerné la mesure du géoïde marin et les applications à la structure de la lithosphère océanique et du manteau supérieur. Au début de la décennie 1990, se sont développées les premières applications océanographiques de l'altimétrie grâce aux missions franco-américaine Topex/Poseidon (1992) et européenne ERS-1 (1991) et ERS-2 (1995) [Lettre du CNES, nº139]. De nombreux travaux sur les différentes corrections géophysiques (marées, troposphère, pente pour les surfaces continentales et surtout sur le calcul de l'orbite du satellite) ont permis d’améliorer de façon spectaculaire la précision de détermination de la hauteur instantanée de la mer, ouvrant de nombreux champs d'application en océanographie. En décembre 2001, a été lancé le successeur de Topex/Poseidon : Jason-1. Cette mission altimétrique aux caractéristiques similaires à celles de Topex/Poseidon, permet d'obtenir de longues séries temporelles de la hauteur de la mer, très utiles pour étudier des signaux inter-annuels associés aux événements El Niño ou encore à l'oscillation Nord Atlantique, ainsi que l'évolution du niveau moyen global de la mer. La plate-forme européenne ENVISAT lancée en mars 2002, contribue aussi à cet objectif. Dans ce présent chapitre, on se concentrera sur la présentation des missions altimétriques franco-américaines Topex/Poseidon et Jason-1, ainsi que les missions altimétriques futures. I-2 Mission Topex/Poseidon I-2-1 Caractéristiques générales L’altimètre Topex/Poseidon a été lancé le 10 août 1992, de la base française de lancement de Kourou en Guyane, par une fusée Ariane. Il possède des systèmes avancés d'altimétrie radar permettant des mesures précises et répétitives du niveau des océans, dans le but d'établir une topographie, variable des océans dite dynamique. L'orbite choisie pour le satellite et les instruments embarqués à bord sont tels qu'ils fournissent, outre la mesure du niveau de la mer, une cartographie des courants marins et le suivi de leurs effets sur les changements climatiques globaux. Les mesures altimétriques permettent encore aux scientifiques d'étudier les marées, les vagues et les vents marins. Il a une altitude de 1336 Km, son orbite circulaire s'incline de 66 degrés par rapport au plan équatoriale, son poids est de 2.4 tonnes. Il effectue un tour de la terre toutes les 112 minutes et fait un cycle orbital (Balayage de toute la terre et retour au même point) de 10 jours, à la vitesse de 7.2 Km/s. Cela, lui fait couvrir 90 % des océans pour pouvoir donner 50 000 mesures par jour, afin d'établir de part son cycle orbital une carte globale du niveau des océans tous les 10 jours. Tous ceci a été mis en place par 38 équipes de scientifiques dont 13 françaises, représentant 200 chercheurs.


Depuis septembre 2003, Topex/Poseidon a été déplacé de son orbite initiale, à mi-distance de l'orbite du satellite Jason. Depuis cette date, les deux satellites volent de concert, côte à côte, balayant la surface océanique avec un échantillonnage deux fois plus dense. Résultat : des données d'une résolution exceptionnelle sur la hauteur de la surface des Océans, paramètre clé du stockage de chaleur dans l'océan qui affecte le climat d'aujourd'hui et les événements climatiques planétaires de demain. Les données de cette mission tandem expérimentale permettront aux scientifiques de mieux détecter et comprendre les courants, les marées et les tourbillons océaniques. I-2-2 Instruments embarqués Sur Topex/Poseidon, on distinguera deux sortes d'instruments, ceux effectuant la mesure de hauteur, par rapport à la mer et ceux apportant des informations sur la mesure, en évaluant les conditions de ces dernières (Influences des conditions extérieures, position du satellite,...). On trouve donc, les altimètres ci-après [Aviso User Handbook, 1996] :

L'altimètre radar bifréquences, NAR, conçu par la NASA. Il mesure la hauteur du satellite par rapport à la mer, la vitesse du vent, la hauteur des vagues et la correction ionosphérique. Il utilise deux bandes de fréquence, 13.6 GHz et 5.3 GHz, ce qui procure une précision sur l'altitude de 2.4 cm. Son poids est de 206 Kg, pour une consommation de 237 Watt.

L'altimètre monofréquence, Poséidon, SSALT, conçu par le CNES. Il mesure la hauteur du satellite par rapport à la mer, la vitesse du vent et la hauteur des vagues. Il utilise une seule bande de fréquence, 13.65 GHz, ce qui procure une précision sur l'altitude de 2.5 cm. Son poids est de 29 Kg, pour une consommation de 49 Watt.

On trouve, également, les instruments servant au positionnement du satellite [Aviso User Handbook, 1996]:

Un réflecteur laser, LRR, de la NASA, utilisé avec des stations au sol pour calculer l'orbite et calibrer ainsi les mesures d'altimétries. Il procure une précision de 2 cm sur les mesures. Son poids est de seulement 29 kg et ne consomme aucune énergie.

Un récepteur GPS (Global Positioning System), de la NASA également, qui reçoit les signaux d'autres satellites et de stations au sol pour avoir également une orbitographie précise. Il utilise deux bandes de fréquences, 1227.6 MHz et 1574.4 MHz, ce qui procure une précision sur l'orbite de 10 cm. Son poids est de 28 Kg, pour une consommation de 29 Watt.


Un récepteur d'orbitographie DORIS, du CNES, qui reçoit les signaux de stations au

sol pour le calcul d'orbite et de la correction ionosphérique, c'est à dire des erreurs commises par le système à cause de la présence d'ions dans l'atmosphère (ionosphère). Il utilise deux bandes de fréquence, 401.25 MHz et 2036.25 MHz, ce qui procure une précision sur l'orbite de 5 cm. Son poids est de 49 Kg, pour une consommation de 21 Watt.

On trouve, enfin, un instrument de correction, des influences extérieures [Aviso User Handbook, 1996] :

Le radiomètre micro-onde Topex, TMR conçu par la NASA qui mesure le contenu en vapeur d'eau le long du trajet d'altimétrie. Il utilise trois bandes de fréquences, 18 GHz, 21 GHz et 37 GHz, ce qui procure une précision sur la densité en vapeur d'eau de 0.2g/cm2. Son poids est de 50 Kg, pour une consommation de 25 Watt.

L'énergie, nécessaire à ces derniers instruments, est fournie par un panneau solaire de 25 m². L'exploitation des données est faite respectivement par le pays auquel appartient l'instrument. I-3 Mission Jason-1 I-3-1 Programme Jason Après le succès éclatant de la période Topex/Poseidon, riche de résultats nouveaux, le programme spatial d’océanographie Jason ouvrira l'ère des satellites altimétriques opérationnels. Jason fait partie intégrante des programmes internationaux d'études du climat, en particuliers des programmes G.O.O.S (Global Ocean Observing System) et G.O.D.A.E/MERCATOR (Global Ocean Data Assimilation Experiment). Le programme Jason représente une série de satellites d’océanographie optimisés pour l'observation de haute précision de la topographie des océans dans le but de déterminer la circulation globale des océans et son influence sur le climat de la Terre. Jason-1 est le premier de cette série. C’est un satellite franco-américain CNES/NASA, successeur de Topex/Poseidon qui a été lancé le 7 décembre 2001 depuis la base de Vandenberg en Californie. I-3-2 Caractéristiques de l'orbite L'orbite de Jason-1, identique à celle de Topex/Poséidon, est optimisée pour l'étude de la variabilité océanique à grande échelle, tout en permettant le survol de 90% des mers en 10 jours. De plus, suivre la même orbite que Topex/Poséidon permet une meilleure inter-calibration, ainsi que la continuité des données.

http://www.cnes.fr/activites/programmes/doris/1sommaire_doris.htm


Les caractéristiques de l'orbite Jason-1 sont présentées dans le tableau suivant [Aviso and Podaac, User Handbook]:

Caractéristiques principales Demi-grand axe 7 714.4278 km Excentricité 0.000095 Inclinaison (non héliosynchrone) 66.039°

Données auxiliaires Altitude de référence (équatoriale) 1 336 km Période nodale (durée d'une demie-révolution, ou passe)

6 745.72 secondes (112'42" ou 1h52')

Répétitivité (durée du cycle) 9.9156 jours Nombre de passes par cycle 254 Intertrace à l'Equateur 315 km Acute angle at Equator crossings 39.5° Longitude à l'équateur de la passe 1 99.9242° Vitesse orbitale 7.2 km/s Vitesse de balayage au sol 5.8 km /s Tableau I-1 : Caractéristiques de l'orbite Jason-1 [Aviso and Podaac, User Handbook]. I-3-3 Instruments embarqués Le concept Jason conserve le meilleur de Topex/Poseidon, mais les coûts, le poids et la puissance ont été redimensionnés et divisés par 4. Le satellite Jason utilise la plate forme multi-mission PROTEUS conçue et développée par le CNES et l'aérospatiale pour des missions en orbite basse de charges totales inférieures à 500Kg. Il emporte avec lui, quasiment les mêmes instruments présents sur Topex/Poseidon [CNES, 2002] :

Poseidon-2: Altimètre à état solide DORIS: Système de positionnement à effet Doppler JMR: Radiomètre micro-onde TRSR: Système de positionnement GPS LRA: Réflecteur Laser.


I-3-4 Performances de Jason-1 par rapport à Topex/Poseidon

Jason-1 réalise des mesures d'altitude avec une précision au moins équivalente à celle de Topex/Poseidon. Il est pourtant d'une taille bien inférieure :

Topex/Poseidon

Jason-1

Poids du satellite 2500 kg 500 kg Puissance du satellite 1000 W 450 W Poids de la plate-forme 980 kg 270 kg Puissance de la plate-forme 500 W 300 W Poids de la charge utile 385 kg 120 kg Puissance de la charge utile 380 W 147 W Poids de l'altimètre 230 kg 55 kg Puissance de l'altimètre 260 W 78 W Tableau I-2 : Performances de Jason-1 par rapport à Topex/Poseidon - Source CNES.


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I-1

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I-4 Les futures missions altimétriques Jason-2 Jason-2 devrait prendre le relais de Jason-1 d'ici 2008. Sa mission sera d'assurer la continuité de la série de mesures effectuées depuis 1992 par les satellites Topex/Poseidon et Jason-1. La charge utile de Jason-2 serait composée de la génération suivante des altimètres Poseidon (Poséidon-3, les mêmes caractéristiques générales que Poséidon-2, mais un bruit instrumental plus faible et un algorithme permettant une meilleure poursuite sur continent et glace) et du système de positionnement Doris. La précision attendue passe à 1 cm sur la mesure altimétrique comme sur l'orbite. Il est prévu à ce jour que le satellite embarque un "passager" à titre expérimental, sans doute le système WSOA (wide-swath ocean altimeter).

Figure I-3 : Satellite altimétrique Jason-2 Le WSOA est un projet d'interféromètre altimétrique. Des bras, portant des altimètres permettraient d'obtenir simultanément plusieurs mesures qui, seules ou combinées, fourniraient une couverture spatiale très étendue de façon continue. WSOA pourrait être un passager expérimental de Jason-2.


Figure I-4 : Interféromètre altimétrique WSOA Cryosat Cryosat est un satellite altimétrique de l'ESA dédié à l'observation des glaces polaires sera lancé en 2004. Prévu pour durer 3 ans, cette mission permettra de déterminer les variations d'épaisseur des glaces continentales et des glaces de mer. Il sera ainsi possible de tester les prévisions de fonte des glaces dans le cadre du réchauffement climatique. Il sera équipé de deux antennes formant un interféromètre dans une direction perpendiculaire aux traces. Le signal en retour sera traité comme celui d'un radar à synthèse d'ouverture (SAR), pour obtenir une meilleure résolution au sol.

Figure I-5 : Satellite altimétrique Cryosat Altika AltiKa, projet développé par le CNES, est un altimètre en bande Ka (35 GHz), intégrable à bord d'un micro-satellite, ou en passager secondaire d'autres missions. L'utilisation de la bande de fréquences Ka permet une meilleure observation des glaces, des pluies, ainsi que des zones côtières, des terres (forêts,...), et de la hauteur des vagues. Wittex Wittex est un concept proposé par une équipe du Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. Plusieurs scénarii sont proposés, mettant en jeu des micro-satellites (au moins 3) à faible coût, dédiés spécifiquement à l'altimétrie, et lancés par un seul lanceur. Tous les scénarii visent à produire une couverture spatiale et temporelle meilleure que 75 km et 10 jours, et cela en conjonction avec un satellite précis de la classe T/P-Jason. Altimétrie par GPS L'un des projets pour avoir la couverture maximale possible pour les données altimétriques est de profiter des signaux émis par les satellites du type GPS (et dans le futur son équivalent civil européen Galileo). L'idée est qu'un satellite en orbite basse va pouvoir récupérer les signaux issus de plusieurs satellites après réflexion sur la surface de l'océan, signaux qui seraient analysés pour en déduire la hauteur de mer. Ce concept n'est pour le moment qu'à l'étude.


NPoess Décidée par plusieurs agences gouvernementales des États-Unis, en partenariat avec Eumetsat, cette constellation de satellites en orbite polaire observera l'atmosphère, les océans, les terres et l'environnement spatial. La constellation Npoess consistera en trois satellites embarquant entre 10 et 12 capteurs, dont un altimètre. Ils fourniront ainsi un grand nombre de données pour la surveillance globale de la Terre, les prévisions météorologiques et climatiques à long terme. Le premier lancement devrait avoir lieu en 2008.

Chapitre II : Modélisation du calcul du niveau de la mer 13

II-1 Principe de calcul du niveau de la mer La mesure altimétrique repose sur le principe suivant: le satellite émet une onde radioélectrique au moyen de l’altimètre radar embarqué; cette onde se réfléchit à la surface de la mer et revient au satellite, ce qui permet d’en déterminer l’altitude par mesure du temps aller et retour du signal. La connaissance de l’altitude du satellite au-dessus d’une référence géodésique, permet de déduire les ondulations de la surface de la mer par rapport à cette référence.

Figure IV-2 : Principe géométrique de l’altimétrie - Source d’image : Aviso Les mesures altimétriques doivent subir un certain nombre de corrections avant d’être exploitables. En effet, puisque la précision des mesures requises est de l'ordre du centimètre, il est indispensable de leur apporter des corrections. Ces corrections sont de trois types :

les bruits instrumentaux ; les erreurs sur la détermination de l’orbite ; les erreurs dues à l’environnement géophysique.

II-2 Erreurs Instrumentales Les bruits instrumentaux sont dus à des perturbations à bord du satellite. Afin de prendre en compte le délai de traitement des instruments et la distance entre le centre de gravité du satellite et l’instrumentation, des corrections doivent être appliquées pour accéder à une mesure absolue [Christensen et al., 1994; Ménard et al., 1994]. Il est à noter que les données altimétriques Topex/Poseidon et Jason-1 fournies par Aviso sont corrigées de toutes erreurs instrumentales. Notons toute fois que l’effet du déplacement du centre de gravité qui est une conséquence du mouvement solaire n’est pas inclus pour les données Topex/Poseidon [ Aviso User Handbook, 1996 et Aviso and Podaac User Handbook, 2003 ].


II-3 Les erreurs sur la détermination de l’orbite Pour positionner le satellite, des systèmes d’orbitographie sont mis en place. Ils permettent de déduire la composante radiale de la position du satellite par rapport à l’ellipsoïde de référence à quelques centimètres prés. L’effet de l’erreur orbitale est directement visible au niveau des recoupements entre les traces de mesures ascendantes et descendantes (points de croisement). A ces points de croisement correspondent donc deux mesures différentes, puisqu’une mesure est faite sur une trace ascendante et une sur une trace descendante au cours d’un même cycle. II-4 Erreurs Géophysiques II-4-1 Erreurs de propagation Les mesures d'altimétrie radar nécessitent de tenir compte avec soin des effets atmosphériques, qu'ils soient dus à la Troposphère (0 à 50 Km d’altitude) ou à l’Ionosphère (50 à 1000 Km d’altitude). La vapeur d'eau absorbe en effet les rayonnements micro-ondes et retarde les impulsions radar. Topex/Poseidon ou Jason-1 possède donc un radiomètre micro-onde qui effectue des mesures simultanées des concentrations en vapeur d'eau de l'atmosphère. Leur effet peut ainsi être calculé et retranché des données. De même, les électrons libérés par l'ionisation des gaz de la haute atmosphère, sous l'effet du rayonnement solaire, produisent un retard sur le temps de trajet des micro-ondes. Ce délai ionosphérique dépend de la fréquence des micro-ondes utilisées. Il peut être corrigé par l'utilisation d’un radar à deux fréquences ou par un modèle issu de mesures bi-fréquences grâce au système d'orbitographie Doris. La correction troposphérique est donnée comme suit [Rummel, 1993] :

( )5

5

Composante sèche : _ 2.227 10 1 0.0026 cos(2 )

1255Composante humide : _ 2.227 10 0.05

S

SS

Dry Corr P

Wet Corr ET

ϕ= +

⎛ ⎞= +⎜ ⎟

⎝ ⎠

où : ϕ est la latitude ;

SP est la pression au niveau de la mer en Pascal ;

SE est la pression partielle de la vapeur d’eau ;

ST est la température en º Kelvin. La correction ionosphérique pour un altimètre bi-fréquence est donnée comme suit [Rummel, 1993] :

2 21 2

2 2 2 2 2 21 2 1 1 2 2

40.2 40.2_ - f fE EIono Corr f f f f f f

=− −

où: E représente le contenu total en électron ;

1 et 2f f les fréquences.


II-4-2 Effet barométrique inverse La réponse du niveau de la mer aux variations de la pression atmosphérique est souvent désignée sous le nom de la correction statique qui lui est souvent associée, dite de « baromètre inverse ». Elle provient du changement de la force de pression de la masse d’air surplombant la surface marine, qui engendre une redistribution horizontale des masses d’eau sous-jacentes. Cette correction instantanée est calculée à partir de la pression au niveau de la mer qui est obtenue indirectement via la correction Troposphérique sèche [Aviso User Handbook, 1996 et Aviso and Podaac User Handbook, 2003 ]:

( ) ( )( )( )6_ _ 2.277 1 0.0026 cos 2 _ 1.10 180.0P atm Dry Corr Lat Tra π−⎡ ⎤= − +⎣ ⎦

où : P_atm est la pression au niveau de la mer en mbar ;

Dry_Corr est la correction Troposphérique sèche en mm ; Lat_Tra représente la latitude géodésique.

La correction barométrique inverse est alors [Aviso User Handbook, 1996 et Aviso and Podaac User Handbook, 2003 ] : ( )_ 9.948 _ 1013.3Inv Bar P atm= − − , en mm. II-4-3 Marée Océanique La marée océanique est un phénomène périodique de montée et de baissée du niveau de la mer. Il est gouverné par l’action gravitationnelle des autres corps du système solaire, essentiellement la lune et le soleil. L’explication et la détermination de ce phénomène se sont précisées au fur et à mesure des progrès réalisés en particulier dans les sciences mathématiques. Pour Topex/Poseidon, la correction de marée océanique est donnée d’après deux modèles globaux: le CSR 3.0 de l’Université du Texas, USA et le FES 95.2 de l’Université de Grenoble, France [Aviso User Handbook, 1996]. Pour Jason-1, elle est donnée d’après deux modèles globaux : le GOT 99.2 du Goddar Space Fllight Center ,USA et le FES 99 [Aviso and Podaac User Handbook, 2003 ]. II-4-4 Marée terrestre Les marées terrestres sont les déformations élastiques de l’écorce terrestre due à l’action des forces gravitationnelles de la lune et du soleil. L’effet des autres astres étant apparemment négligeable au niveau sous-millimétrique. La variation temporelle suscitée à la surface de la terre par ce phénomène est périodique, en accord avec les mouvements des astres considérés et de leurs effets conjugués. Notant toutefois qu’il existe un terme permanent dépendant de la latitude. Typiquement, l’amplitude du déplacement périodique n’excède pas quelques dizaines de centimètres. Elle dépend de la situation géographique de la station, en raison notamment de la forme elliptique de la terre et de sa rotation [Wahr, 1981]. Il est relativement aisé de réduire l’effet des marées en utilisant un modèle de cor rection approprié. Ces modèles font intervenir les nombres de Love pour prendre en compte l’élasticité de la terre.


Cet effet est calculé pour les mesures Topex/Poeidon et Jason-1 en utilisant les tables de Cartwright et Taylor [Aviso User Handbook, 1996 et Aviso and Podaac User Handbook, 2003]. II-4-5 Marée polaire La marée polaire n’est pas un effet direct des forces gravitationnelles des astres. C’est le mouvement irrégulier de l’axe de rotation de la terre qui, induisant une accélération différentielle, est responsable de la déformation observée à la surface de la terre. L’analyse globale des données marégraphiques mensuelles effectuées par Trupin et Wahr en 1990, met clairement en évidence la présence de cet effet. Son amplitude serait de plusieurs millimètres avec une période de 436 jour [Guy Wopplmann, 1998 ]. Le calcul de l’effet de marée polaire est aisément effectué en connaissant la position du pôle [Wahr, 1985] :

( ) ( )( )_ 69.435sin(2 _ ) cos _ cos _Pole Pole avg Pole Pole avgH Pole Lat Tra x x Lon Tra y y Lon Tra− −= − − + − où:

H_Pol : marée polaire en mm ; Lon_Tra, Lat_Tra : longitude et latitude géodésiques du point de mesure ; xpôle, ypôle : position du pôle ; xpôle_avg = 0.042 arc sec ; ypôle_avg = 0.293 arc sec.

II-4-6 Biais électromagnétique La correction de biais électromagnétique est appliquée à la mesure altimétrique, et vient du fait que les creux des vagues sont de meilleurs réflecteurs de l'onde que les crêtes des vagues. En effet, les ondes sont réfléchies par les facettes horizontales de la surface de l'eau, qui sont plus nombreuses dans les creux des vagues que dans les crêtes. Le biais électromagnétique permet de corriger la sous-estimation du niveau de la mer ainsi mesuré par l'altimètre par rapport au niveau réel. La correction de biais électromagnétique est donc estimée en fonction de la hauteur des vagues, qui est obtenue par analyse de la forme et de l'intensité de l'onde radar de l'altimètre après réflexion sur la surface de la mer (écho en retour). Plus le signal retour est étendu dans le temps, plus les vagues sont hautes, et, au contraire, plus il est limité dans le temps, plus la mer est plate.

Chapitre III : Traitement des données Topex/Poseidon et Jason-1 17

III-1 Introduction Dans ce chapitre, on se propose d’expliciter la méthodologie utilisée pour le traitement des données altimétriques Topex/Poseidon et Jason-1, en vue de la détermination d’un géoïde altimétrique moyen sur la Méditerranée Occidentale. III-2 Présentation des programmes utilisés ReadTop.for V2.0 [ Haddad, 2004]

Ce programme transforme le format des données altimétriques Topex/Poseidon du format binaire / UNIX dans le format Ascii standard. Read-Jason.c V1.0 (programme écrit par R.W. Berwin - California Institute of Technology,

2000) Ce programme transforme le format des données altimétriques Jason-1 du format binaire / UNIX dans le format Ascii standard. Bahr.for

Ce programme regroupant quatre sous-programmes (Filtre-N, Point-CR, Correc-N et Gravt_gm) calcule la hauteur de la mer à partir des données altimétriques brutes et compare les hauteurs géoïdales altimétriques ainsi obtenues par rapport à celles déterminées à partir d’un modèle géopotentiel global :

Filtre-N [ Haddad, 2004] Ce sous-programme calcule la hauteur du géoïde altimétrique tout en filtrant les données altimétriques en éliminant les enregistrement hors de la zone de calcul et/ou les enregistrements dont les valeurs sont données par défaut.

Point-CR [ Haddad, 2004]

Ce sous-programme détermine la position des points de croisement et les différences de la hauteur du géoïde altimétrique aux points de croisement .

Correc-N [ Haddad, 2004]

Ce sous-programme ajuste les hauteurs du géoïde altimétrique obtenues par Filtre-N selon les différences de hauteur aux points de croisement. L’ajustement des données se fait d’après la méthode d’interpolation polynomiale.

Gravt_gm [Yecai Li, 1994] Ce programme calcule les hauteurs du géoïde en utilisant un modèle géopotentiel global et les compare par rapport au géoïde altimétrique.


III-3 Algorithme de traitement Les principales phases du traitement des données altimétriques Topex/Poseidon et Jason-1 sont données dans l’organigramme suivant :

Lecture des données Topex/Poseidon par arc Programme : eadTop.for V2.0

Lecture des données Jason-1 par arc Programme : Read-Jason.c V1.0

Comparaison des ondulations obtenues à partir des mesures altimétriques avec celles obtenues à partir de l’EGM96. Programme : Gravt_gm

Ajustement des hauteurs du géoïde altimétrique selon les différences de hauteur aux points de croisement Programme : orrec-N

Comparaison des ondulations obtenues à partir des mesures altimétriques avec celles obtenues à partir de l’EGM96. Programme : Gravt_gm

Combinaison des résultas obtenus à partir des données Topex/Poseidon et Jason-1.

Détermination de la position des points de croisement et les différences de la hauteur du géoïde altimétrique en ces points. Programme : Point-CR

Calcul de la hauteur du géoïde par arc altimétrique Programme : Filtre-N

Ajustement des hauteurs du géoïde altimétrique selon les différences de hauteur aux points de croisement Programme : Correc-N

Détermination de la position des points de croisement et les différences de la hauteur du géoïde altimétrique en ces points. Programme : Point-CR

Calcul de la hauteur du géoïde par arc altimétrique Programme : Filtre-N

Organigramme III-1 : Phases du traitement des données altimétriques.

R

C


Figu

re II

I-1:

Fen

être

d’e

xécu

tion

du p

rogr

amm

e B

ahr.


III-4 Correction des écarts aux points de croisement Le point de croisement est l’intersection de deux arcs : un ascendant et l’autre descendant. A ces points de croisement coïncident donc deux mesures différentes du niveau de la mer. L’écart entre ces deux mesures doit être corrigé et réparti sur l’ensemble des mesures des deux profils. La méthode utilisée pour la réparation de cet écart sur les profils altimétriques est la Méthode d’interpolation polynomiale : Soient points de croisement d’un même profil altimétrique , N ( )1 1y f x= ( )2y f x= 2

)N

, …,

ou les représentent les corrections à apporter aux points de croisement et les (Ny f x= iy ix les longitudes des points de croisement. La correction orbitale pour un point du profil de longitude x sera alors exprimée par la formule classique de Lagrange comme suit :

( )( ) ( )( )( ) ( )

( )( ) ( )( )( ) ( )( )( ) ( )

( )( ) ( ) ...

2 3 N 1 3 N1 2

1 2 1 3 1 N 2 1 2 3 2 N

1 2 N -1N

N 1 N 2 N N -1

x - x x - x ... x - x x - x x - x ... x - xy y

x - x x - x ... x - x x - x x - x ... x - x

x - x x - x ... x - xy

x - x x - x ... x - x

= +

+ +

y

Figure III-2: Points de croisement entre arc ascendant et arcs descendants.


III-5 Modèle Géopotentiel Global EGM96 Les modèles géopotentiels globaux sont construits à partir des informations gravimétriques, ainsi que par des données dérivées de l’étude des perturbations d'orbites des différents satellites artificiels permettant de quantifier le potentiel gravitationnel terrestre. Les modèles géopotentiels Globaux se représentent comme termes d'une expansion du potentiel gravitationnel en harmoniques sphériques et se calculent sur la base des distorsions que les champs de pesanteur et de potentiel terrestre présentent relativement à ceux générés par l'ellipsoïde de référence. Le calcul d’un modèle de potentiel est une entreprise de grande envergure, tant sur le plan de la collecte des données tant que des moyens de calcul mis en œuvre, mais il permet de condenser en deux ensembles de coefficients, et un volume de données extrêmement important qu’on ne pourrait manier autrement.

,n mC ,n mS

L’ondulation du géoïde globale est donnée comme suit :

( ) ( )2 0

, , cos sin cosn n

GM nm nm nmn m

GM aN r C m S m Pr r

( )θ λ λγ

∞

= =

⎛ ⎞= ∆ + ∆⎜ ⎟⎝ ⎠

∑ ∑ λ θ

où : ( , , )r θ λ sont les coordonnées sphériques du point; GM est la constante gravitationnelle géocentrique; est le demi-grand axe de l’ellipsoïde de référence ; a ( ), cosn mP θ sont les fonctions de Legendre normalisées de première espèce ; et sont les coefficients en harmoniques sphériques normalisés et

,n mC ,n mSγ est la pesanteur normale au point ( , , )P r θ λ .

Le modèle EGM96 (Earth Geopotential Model - 1996) est l’un des plus récents et fut construit par la NASA, NIMA et OSU. Celui-ci englobe toutes les informations gravimétriques disponibles par blocs de 30' x 30' dans les régions océaniques, Amérique du Nord, Europe, Australie, Amérique du Sud et Indes. Sa principale différence par rapport aux MGG antérieurs est qu'il englobe également des données enregistrées dans l'ancienne Union Soviétique, en Amérique de Sud et en Afrique [Lemoine, 1997]. Le modèle EGM96 contient les coefficients harmoniques de potentiel et erreurs moyennes de celles-ci pour l'établissement d'un modèle gravitationnel complet dont les degrés et ordres de dérivées furent calculés respectivement de 2 à 360 et de 0 à 360. La constante gravitationnelle géocentrique et le rayon équatorial employés sont: et

[NIMA, NASA & OSU, 1996]. 8 3 -23986004.415 10 GM m s=

6378136.3 a = m


III-6 Traitement des données sur la Méditerranée Occidentale III-6-1 Zone de calcul

Nous allons évaluer les hauteurs du géoïde altimétrique à partir des données Topex/Poseidon et Jason-1, sur une zone recouvrant largement la Méditerranée : zone comprise entre

et . Les valeurs géoïdales calculées seront comparées à celles calculées à partir du Modèle Géopotentiel Global l’EGM96.

º º35.5 44.5ϕ≤ ≤ º1 1λ− ≤ ≤ º0

III-6-2 Modèle de calcul utilisé La formule utilisée pour le calcul de la hauteur du géoïde altimétrique est donnée comme suit :

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

- - _ _ _ _ 2 _ _

_

_

Sea state bias ku Model dry tropo corrRad wet tropo corr Iono corr alt ku

NInv bar corr Ocean tide sol Solid earth tidePole tide

altitude range ku

+ +

+ +=

+ + +

⎛⎜⎜⎜⎜⎝

⎞⎟⎟⎟⎟⎠

Tel que :

N : Hauteur du géoïde altimétrique ; Altitude : Altitude CNES du satellite par rapport à l’ellipsoïde de référence GRS80 ; Range_ku : Altitude du satellite par rapport à la surface de la mer ; Sea_state_bias_ku: Biais de l’état de la mer dans la Bande Ku ; Model_dry_tropo_corr: Correction Troposphérique, composante sèche Rad_wet_tropo_corr: Correction Troposphérique, composante humide ; Iono_corr_alt_ku: Correction Ionosphérique ; Inv_bar_corr: Effet barométrique inverse ; Ocean_tide_sol2 : Marée océanique calculée d’après les modèles FES 95.2 pour Topex/Poseidon et FES 99 pour Jason-1; Solid_earth_tide : Marée terrestre ; Pole_tide: Marée polaire.


III-6-3 Données utilisées Pour cette application, les données utilisées sont celles fournies par Aviso sur CD : « Jason-1 and TOPEX/POSEIDON GDR products », Numéro du volume : « GDR_JA1_TP_a_010_2 » (4 Juillet - 2 Septembre 2003).

Les cycles Topex/Poseidon contenus dans le CD sont : 398, 399, 400, 401, 402 et 403.

Les cycles Jason-1 contenus dans le CD sont : 055, 056, 057, 058, 059 et 060.

Les données de chaque satellite seront traités indépendamment l’un de l’autre, par suite une combinaison des deux résultats obtenus sera effectuée.

Les arcs pris de chaque cycle et couvrant la zone de calcul sont : 009, 085, 161, 187, 044, 070, 146, 172, 222 et 248.

Les traces de ces arcs sont représentés dans les figures suivantes :


Figure III-3 : Traces du satellite Topex/Poseidon couvrant la zone de calcul.

Figure III-4 : Traces du satellite Jason-1 couvrant la zone de calcul.

Chapitre IV : Résultats du traitement des données Topex/Poseidon et Jason--1 25

Introduction Dans ce chapitre, on présentera d’une part les différents résultats du traitement des données Topex/Poseidon et d’autre part les différents résultats du traitement des données Jason-1, ainsi que les résultats de la combinaison des deux. IV-1 Zone d’expérimentation : Méditerranée occidentale D'une superficie d'environ 2,5 millions de km², la Méditerranée est reliée à l'océan Atlantique par le -détroit de Gibraltar et se partage en plusieurs bassins. Elle communique avec la mer de Marmara par le détroit des Dardanelles, qui est reliée par le Bosphore à la Mer Noire.

Figure III-1 : Situation géographique de la Méditerranée. IV-1-1 Aspects géophysiques Il n'y encore pas très longtemps la nature réelle de la Mer Méditerranée et de son pourtour montagneux étaient encore presque inconnus; on en ignorait l'origine et souvent l'âge. Aujourd'hui, c'est l'une de régions du Globe les plus sismiques, et le plus grand chantier de recherche pour les scientifiques. Les deux plaques lithosphériques Eurasie et Afrique, s'affrontent dans une collision généralisée de Gibraltar au Caucase. C'est le seul exemple au monde d'un tel processus. Au Trias supérieur (205 Ma), la zone méditerranéenne était une mer peu profonde de type continentale (Mer du Nord, Baltique). A cette époque, l'Europe se trouve dans la zone tropicale. Il faut donc imaginer un immense lagon de la taille de la Méditerranée actuelle dans lequel ont vécu des coraux et où se déposaient des alluvions pendant des millions d'années. Ces sédiments, on les retrouve aujourd'hui perché en haut des montagnes dans les Alpes. Ce lagon s'ouvre largement vers l'Est sur le domaine Pacifique en un bassin océanique : l'océan Téthysien (Paléo-Téthys). Cet océan subduit sous le continent Eurasia depuis le Carbonifère (350 Ma). De grands bouleversements géologiques vont conduire à la physionomie actuelle de la Méditerranée. IV-1-2 Les différents bassins de la Mer Méditerranée La Mer Méditerranée comporte plusieurs bassins dont certains portent le nom de "Mer". On distingue donc d'Ouest en Est plusieurs structures géologiques spécifiques :

Le bassin Liguro-Provençal : ancienne zone d'ouverture océanique,


La Mer Tyrrhénienne : zone d'ouverture océanique toujours active, La Mer Ionienne-Mer Méditerranée orientale, appelé aussi bassin d'Hérodote et

Levantin : vieille croûte océanique, Et enfin La Mer Egée : vaste zone continentale effondrée en partie submergée.

IV-2 Résultats du traitement des données Topex/Poseidon IV-2-1 Points de croisement A titre d’exemple de la détermination des coordonnées des points de croisement, ainsi que leurs altitudes moyennes et les différences d’altitudes entres arcs ascendants et descendants, le tableau suivant présente les résultats du traitement du cycle 398 :

Arc Ascendant

Arc Descendant

Latitude du point de

croisement (°)

Longitude du point de croisement

(°)

Altitude du point de

croisement (m)

Diff. d’altitudeau point de croisement

(m)

Mgd398.009 Mgd398.070 39.213625 2.829749 49.097 -0.100 Mgd398.009 Mgd398.146 41.169925 4.246891 46.414 -0.100 Mgd398.009 Mgd398.222 42.982256 5.663656 48.370 -0.159 Mgd398.009 Mgd398.248 37.101199 1.411919 45.567 -0.104 Mgd398.085 Mgd398.044 42.983463 8.498410 46.013 -0.006 Mgd398.085 Mgd398.070 37.102702 4.246685 43.216 -0.322 Mgd398.085 Mgd398.146 39.214025 5.663816 44.950 0.002 Mgd398.085 Mgd398.222 41.169857 7.080624 45.473 0.095 Mgd398.161 Mgd398.044 41.170989 9.915485 47.180 -0.040 Mgd398.161 Mgd398.146 37.102925 7.080862 43.355 -0.327 Mgd398.187 Mgd398.248 39.213535 -0.006010 50.015 0.046 Tableau IV-1: Points de croisement – Cycle 398. IV-2-2 Points retenus La validation des mesures géoïdales altimétriques obtenues s’est effectuée en les comparant au valeurs calculées à partir du modèle géopotentiel global l’EGM96. Tout point dont la différence absolue entre les deux ondulations (ondulation altimétrique et ondulation obtenue à partir de l’EGM96) dépassant 1m sera rejeté. Le nombre de points retenus par cycle est représenté dans le tableau suivant : Cycle Nombre de Point total Nombre de points retenus Taux de rejet (%)

398 882 784 11.11 399 875 776 11.31 400 871 784 9.99 401 888 784 11.71 402 823 742 9.84 403 842 757 10.10


Tableau IV-2: Nombre de points retenus par cycle. Le tracé des courbes du géoïde altimétrique obtenu à partir des données Topex/Poseidon (cycles : 398, 399, 400, 401, 402 et 403), effectué par la méthode d’interpolation de Kriging de Golden Software Surfer 7.0 est présenté dans la figure suivante :

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

Figure IV-1 : Géoïde altimétrique obtenu à partir des données Topex/Poseidon – Equidistance de 0.5 m. IV-2-3 Statistiques de la comparaison par rapport à l’EGM96 Les Statistiques de la comparaison du traitement du traitement de chaque cycle Topex/Poseidon par rapport à l’EGM96 sont données dans le tableau suivant :

Cycle Diff. Max (m) Diff. Min (m) Moyenne (m) STD (m) 398 0.94 -0.98 -0.17 0.25 399 0.98 -0.99 -0.18 0.25


400 0.99 -0.98 -0.21 0.26 401 0.99 -0.99 -0.16 0.29 402 1.00 -1.00 -0.14 0.25 403 0.98 -0.91 -0.13 0.25

Tableau IV-3: Statistiques de la comparaison par rapport à l’EGM96. Le tracé des courbes des écarts du géoïde altimétrique déterminé à partir des six cycles Topex/Poseidon par rapport à l’EGM96, effectués par la méthode d’interpolation de Kriging de Golden Software Surfer 7.0 est présenté dans la figure suivante :

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44

-1.1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

Figure IV-2 : Ecart entre le géoïde altimétrique obtenu à partir des données Topex/Poseidon et l’EGM96 – Equidistance de 0.2 m. IV-3 Résultats du traitement des données Jason-1 IV-3-1 Points de croisement A titre d’exemple de la détermination des coordonnées des points de croisement, ainsi que leurs altitudes moyennes et les différences d’altitudes entres arcs ascendants et descendants, le tableau suivant présente les résultats du traitement du cycle 055 :


Arc Ascendant

Arc Descendant

Latitude du point

de croisement

(°)

Longitude du point

de croisement

(°)

Altitude du point de

croisement (m)

Diff. d’altitude

au point de croisement

(m) JA1_GDR_2PaP055_009.CNES JA1_GDR_2PaP055_070.CNES 39.214379 4.256569 46.364 -0.023 JA1_GDR_2PaP055_009.CNES JA1_GDR_2PaP055_146.CNES 41.170575 5.673571 45.665 -0.033 JA1_GDR_2PaP055_009.CNES JA1_GDR_2PaP055_248.CNES 37.101236 2.838335 44.347 0.174 JA1_GDR_2PaP055_085.CNES JA1_GDR_2PaP055_044.CNES 42.984603 9.925151 48.579 -0.028 JA1_GDR_2PaP055_085.CNES JA1_GDR_2PaP055_070.CNES 37.103592 5.673361 42.529 -0.034 JA1_GDR_2PaP055_085.CNES JA1_GDR_2PaP055_146.CNES 39.214788 7.090354 44.365 0.012 JA1_GDR_2PaP055_161.CNES JA1_GDR_2PaP055_146.CNES 37.103805 8.507264 43.662 -0.108 JA1_GDR_2PaP055_161.CNES JA1_GDR_2PaP055_222.CNES 39.214566 9.923947 44.682 -0.311 JA1_GDR_2PaP055_187.CNES JA1_GDR_2PaP055_070.CNES 41.172141 2.838289 48.391 -0.077 JA1_GDR_2PaP055_187.CNES JA1_GDR_2PaP055_146.CNES 42.984760 4.255306 49.993 -0.033 JA1_GDR_2PaP055_187.CNES JA1_GDR_2PaP055_172.CNES 37.103805 0.003557 47.054 -0.029 JA1_GDR_2PaP055_187.CNES JA1_GDR_2PaP055_248.CNES 39.214250 1.420028 49.593 0.080 Tableau IV-4: Points de croisement – Cycle 055. IV-3-2 Points retenus La validation des mesures géoïdales altimétriques obtenues s’est effectuée en les comparant au valeurs calculées à partir du modèle géopotentiel global l’EGM96. Tout point dont la différence absolue entre les deux ondulations (ondulation altimétrique et ondulation obtenue à partir de l’EGM96) dépassant 1m sera rejeté. Le nombre de points retenus par cycle est représenté dans le tableau suivant : Cycle Nombre de Point total Nombre de points retenus Taux de rejet (%)

055 877 866 1.25 056 876 862 1.60 057 878 867 1.25 058 822 808 1.70 059 878 873 0.57 060 909 894 1.65

Tableau IV-5: Nombre de points retenus par cycle. Le tracé des courbes du géoïde altimétrique obtenu à partir des données Jason-1 (cycles : 055, 056, 057, 058, 059 et 060), effectué par la méthode d’interpolation de Kriging de Golden Software Surfer 7.0 est présenté dans la figure suivante :


-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44

41.54242.54343.54444.54545.54646.54747.54848.54949.55050.5

Figure IV-3 : Géoïde altimétrique obtenu à partir des données Jason-1 -Equidistance de 0.5 m. IV-3-3 Statistiques de la comparaison par rapport à l’EGM96 Les Statistiques de la comparaison par rapport à l’EGM96 sont données dans le tableau suivant :

Cycle Diff. Max (m) Diff. Min (m) Moyenne (m) STD (m) 055 0.59 -0.93 -0.05 0.26 056 0.69 -0.99 -0.03 0.25 057 0.66 -0.90 -0.04 0.25 058 0.79 -0.99 0.00 0.25 059 0.61 -0.99 -0.01 0.26 060 0.59 -0.96 0.00 0.25

Tableau IV-6 : Statistiques de la comparaison par rapport à l’EGM96. Le tracé des courbes des écarts du géoïde altimétrique déterminé à partir des six cycles Jason-1 par rapport à l’EGM96, effectués par la méthode d’interpolation de Kriging de Golden Software Surfer 7.0 est présenté dans la figure suivante :


-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

Figure IV-4 : Ecart entre le géoïde altimétrique obtenu à partir des données Jason-1 et l’EGM96 – Equidistance de 0.2 m.

Chapitre V : Combinaison des résultats de Topex/Poseidon et Jason—1____________________________ 25

V- Combinaison des données Topex/Poseidon et Jason-1 Les hauteurs géoïdales obtenues à partir des données Topex/Poseidon cycles : 398, 399, 400, 401, 402 et 403 sont combinées aux hauteurs géoïdales obtenues à partir des données Jason-1 cycles : 055, 056, 057, 058, 059 et 060.

Topex/Poseidon Jason-1

Figure V-1 : Points retenus Topex/Poseidon & Jason-1. La comparaison par rapport à l’EGM96, des hauteurs altimétriques obtenues d’une part à partir des données des six cycles Topex/Poseidon et d’autre part à partir des données des six cycles Jason-1, ainsi que par la combinaison de l’ensembles des douze cycles (six cycles Topex/Poseidon et six cycles Jason-1) sont présentées dans le tableau suivant :

Mission Nbr de Points Diff. Max (m) Diff. Min (m) Moyenne (m) STD (m)

Topex/Poseidon 4627 1.000 -0.997 -0.165 0.260

Jason-1 5170 0.787 -0.987 -0.023 0.255

Topex/Poseidon

&

Jason-1

9797

1.000

-0.997

-0.090

0.267

Tableau V-1 : Statistiques de la comparaison de la surface moyenne obtenue par combinaison des données Topex/Poseidon et Jason-1 par rapport à l’EGM96. D’après les résultats obtenus, on constate que les deux surfaces altimétriques obtenues à partir des données Topex/Poseidon et Jason-1 représentent des écarts assez similaires par rapport au modèle de géoïde global l’EGM96. Au vu des résultats ainsi obtenus, on peut considérer que la précision des résultats est satisfaisante : une différence par rapport à l’EGM96 comprise entre 1.000 et -0.997 m et un écart type de 0.267 m.


-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44


Figure V-2 : Surfaces altimétriques obtenues à partir des données Topex/Poseidon et Jason-1. – Equidistance de 1 m. Les tracés des courbes du géoïde altimétrique obtenu par combinaison des données Topex/Poseidon et Jason-1 et de ses écarts par rapport à l’EGM96, effectués par la méthode d’interpolation de Kriging de Golden Software Surfer 7.0, sont présentés dans les figures suivantes :


-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

Figure V-3 : Géoïde altimétrique obtenu à partir de la combinaison des données Topex/Poseidon & Jason-1 – Equidistance de 0.5 m.

41.5

42.5

43.5

44.5

45.5

46.5

47.5

48.5

49.5

50.5

51.5


Figure V-4 : Géoïde altimétrique obtenu à partir de la combinaison des données Topex/Poseidon & Jason-1 en 3D. Analyse des résultats : Les résultats obtenus avec les données Topex et Jason ont été comparée, afin de fournir une idée sur leur qualité, avec un modèle global de potentiel. Ceci permet de dire qu’il n’y a pas eu de grossière erreur dans le traitement et avoir une sorte d’exactitude de la modélisation et du traitement effectués. - Comparaison par rapport à l’EGM96

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44

-1.1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

Figure V-5 : Ecart entre le géoïde altimétrique obtenu à partir des données Topex/Poseidon & Jason-1 et l’EGM96 – Equidistance de 0.2 m. - Interprétation D’après les résultats obtenus, aussi bien à partir des données Topex que Jason, une élévation de la Méditerranée a été constatée vers l’Ouest (cotes espagnoles) ceci confirme les données océanographiques déjà connues et publiées antérieurement sur la circulation océanique en Méditerranée occidentale et met ainsi en évidence le courant dit « algérien » qui longe les cotes algériennes d’Ouest en Est. D’autre part les nivellations au niveau de la Méditerranée montre certaines élévations ou dépressions d’eau qui sont souvent interprétées par les océanographes comme étant des tourbillons à très petite amplitude (métrique sur une étendue de quelques kilomètres).

Figure III-1: Fenêtre d’exécution du programme Bahr.

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

Figure IV-1 : Géoïde altimétrique obtenu à partir des données Topex/Poseidon – Equidistance de 0.5 m.

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44

-1.1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

Figure IV-2 : Ecart entre le géoïde altimétrique obtenu à partir des données Topex/Poseidon et l’EGM96. Equidistance de 0.2 m.

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44

41.54242.54343.54444.54545.54646.54747.54848.54949.55050.5

Figure IV-3 : Géoïde altimétrique obtenu à partir des données Jason-1 -Equidistance de 0.5 m.

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

Figure IV-4 : Ecart entre le géoïde altimétrique obtenu à partir des données Jason-1 et l’EGM96. Equidistance de 0.2 m.

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44


Figure IV-6 : Ecart entre les deux surfaces altimétriques obtenues à partir des données Topex/Poseidon et Jason-1. Equidistance de 1 m.

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

Figure IV-7 : Géoïde altimétrique obtenu à partir des données Topex/Poseidon & Jason-1. Equidistance de 0.5 m.

41.5

42.5

43.5

44.5

45.5

46.5

47.5

48.5

49.5

50.5

51.5

Figure IV-8 : Géoïde altimétrique obtenu à partir des données Topex/Poseidon & Jason-1 en 3D.

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36

37

38

39

40

41

42

43

44

-1.1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

Figure IV-9 : Ecart entre le géoïde altimétrique obtenu à partir des données Topex/Poseidon & Jason-1 et l’EGM96.

Equidistance de 0.2 m.

Conclusion 36

Les missions Topex/Poseidon et Jason-1 ont permis un progrès historique dans l’amélioration de la précision et de l’exactitude tant du point de vue de l’orbitographie que du point de vue de la détermination de la surface topographique de la mer. Dans le domaine de la géodésie spatiale et de ces application, il s’agit d’un évènement majeur. L’utilisation combinée des données altimétrique de Topex/Poseidon et Jason-1, contrôlés par rapport au géoïde global l’EGM96 a permis de déterminer une surface altimétrique moyenne mixte sur la Méditerranée Occidentale, dont la résolution spatiale entre profils altimétriques est de l’ordre de 119 Km. Bien que les données utilisées ne représentent que douze (12) cycles (6 cycles Topex/Poseidon & 6 cycles Jason-1) la solution obtenue est satisfaisante vu que sa comparaison par rapport à l’EGM96 présente des écart assez faibles (un écart type de 0.267 m). Au terme de ce mémoire, on n’a pu mettre en œuvre les différents aspects du traitement des données altimétriques et, à savoir la lecture des données binaires GDR Topex/Poseidon & jason-1, le choix du modèle de calcul,… De plus, le programme écrit « Bahr », nous permettra aisément de traiter et d’intégrer d’autres cycles Topex/Poseidon & Jason-1. Dans une version ultérieure du géoïde altimétrique et dans le souci d’améliorer la précision de la solution, on intégrera certainement d’autres cycles Topex/Poseidon & jason-1. De plus, l’utilisation de données de la mission altimétrique Envisat permettra certainement d’accroître la précision de la détermination du géoïde altimétrique.

36

Références Bibliographiques AVISO USER HANDBOOK – MERGED Topex/Poseidon Products (GDR-Ms)

AVI-NT-02-101-CN - Edition 3 (July 1996). AVISO and PODAAC User Handbook - IGDR and GDR Jason Products

SMM-MU-M5-OP-13184-CN (AVISO), JPL D-21352 (PODAAC) (April, 2003). Pascal BONNEFOND

Méthode Géométrique de Trajectographie par Arcs Courts Application à l’Analyse des Mesures Altimétriques des Satellites Topex/Poseidon et ERS1 en Méditerranée. Thèse de Doctorat – Observatoire de Paris (Décembre 1994). P.BONNEFOND, P.EXERTIER, O.LAURAIN, Y.MENARD, A.ORSONI,

E.JEANSOU and G.JAN (2002) “Absolute Calibration of Jason–1 and Topex/Poseidon Altimeters in Corsica (Abstract)” Jason–1 and Topex/Poseidon Science Working Team, New Orleans, LA, USA J.R BENADA

“PODAAC Merged GDR (Topex/Poseidon) Generation B User’s Handbook” Serge BOTTON (2001)

Introduction à la Géodésie. Ecole National des Sciences Géographiques, 2001. D.E CARTEWRIGHT and A.C EDDEN (1973)

Corrected Tables of Tidal Harmonics,Geophys. J.R. ASTR.Soc, 33,253-264 Michel CHOUTEAU (1999)

Géophysique appliquée I – Gravimétrie. Ecole Polytechnique Montréal, 1999. P. GASPAR, OGOR and C. ESCOUBES (1996)

Nouvelles Calibrations et Analyse du Biais d’Etat de Mer des Altimètres Topex et Poseidon, Technical Note 96/018 of CNES Contract 95/1523 M. HADDAD, S. KAHLOUCHE, A. RAMI (2004)

Détermination du géoïde altimétrique à partir des données Topex/Poseidon (Cycles 365 et 366) sur le Bassin Méditerranéen – Bulletin des sciences géographiques N° 13 - Juin 2004 – ISSN 1112-3745

Mahdi HADDAD (2004) Détermination du Géoïde par Intégration des Données Gravimétriques et Altimétriques. Mémoire de Magistère. Centre National des Techniques Spatiales - Arzew, 2004.

S. KAHLOUCHE, A. RAMI, S.A BENAHMED DAHO (2003) Topex Altimetric Mean Sea Level and Gravimetric Geoid in the North of Algeria in International Association of Geodesy Symposia – Volume 126 [pp73-82] – ISSN 0939-9585- Springer Verlag Editor, 2003. F.G LEMOINE et AL (1998)

The Development of the Joint NASA GSFC and NIMA Geopotential Model EGM96, NASA/TP-1998-206861, 575 pp Numerical Recipes

Cambridge University Press, ISBN 0 521 43719 9. RAY,R.D.(1999)

A Global Ocean Tide Model From Topex/Poseidon Altimetry: GOT99.2, NASA Tech. Memorandum 1999-209478, Goddard Space Flight Center , Greenbelt, MD YI, Y. (1995)

Determination of Gridded Mean Sea Surface From Topex, ERS-1 and Geosat Altimeter Data, Rpt. 434, Dept of Geodetic and Surveying, The Ohio State University, Columbus, 9363-9368

Annexe 1 : Format et Contenu du fichier Topex/Poseidon: “PassFile Scientific Data Record n”

Reference : Aviso User Handbook – Merged Topex/Poseidon Products (GDR-Ms) AVI-NT-02-101-CN - Edition 3.0, July 1996. LABELING AND BRIEF DESCRIPTION Each GDR-M passfile conforms to the following naming convention : MGxccc.ppp Where :

M for the AVISO merged product. G for GDR data type(1). x the generation letter (A to Z)(1) . [At the date of edition 3, x = C.] ccc cycle number(2). ppp the pass-file number (001 to 254).

(1) The data type and the generation letter and the version number are known through the associated cycle header file and through the name of the directory in which this file is recorded. The data type is also recorded inside the file (header part). (2) The cycle number associated with the ten-day repeat period in which this data were acquired is recorded inside the file (header part) and also accessible through the cycle header file and through the directory name. PASS-FILE : HEADER RECORDS Record number Format Keyword Content Value Format

1 char*20 CCSD3ZF0000100000001 ------- 2 char*20 CCSD3KS00006PASSFILE ------- 3 char*20 Producer_Agency_Name char*4 4 char*25 Producer Institution_Name char*5 5 char*11 Source_Name char*14 6 char*11 Sensor_Name char*14 7 char*23 Data_Handbook_Reference char*21 8 char*25 Product_Create_Start_Time char*17 9 char*23 Product_Create_End_Time char*17 10 har*24 Generating_Software_Name char*50 11 char*8 Build_Id char*21 12 char*19 Pass_File_Data_Type char*6 13 char*19 POSEIDON_Range_Bias char*8 14 char*16 TOPEX_Range_Bias char*8 15 char*17 T/P_Sigma0_Offset char*8 16 char*19 NASA_Orbit_Filename char*38 17 char*15 Orbit_Qual_NASA char*11 18 char*19 CNES_Orbit_Filename char*38 19 char*15 Orbit_Qual_CNES char*1 20 char*18 Topex_Pass_File_Id char*33 21 char*21 Poseidon_Pass_File_Id char*38 22 char*17 CORIOTROP_File_Id char*38 23 char*12 Cycle_Number char*3 24 char*11 Pass_Number char*3 25 char*15 Pass_Data_Count char*4 26 char*10 Rev_Number char*5 27 char*17 Equator_Longitude char*10 28 char*12 Equator_Time char*24 29 char*13 Time_First_Pt char*24 30 char*12 Time_Last_Pt char*24 31 char*10 Time_Epoch char*24 32 char*20 CCSD$$MARKERPASSFILE ------- 33 char*20 CCSD3RF0000300000001 -------

Annexe 1 : Format et Contenu du fichier Topex/Poseidon: “PassFile Scientific Data Record n” PASSFILE : SCIENTIFIC DATA RECORD n

Field Number

Record Location

Mnemonic

Content

Type

Size

Units TIME GROUP 1 1 Tim_Moy_1 Time, day part*1 SI 2 Day 2 3 Tim_Moy_2 Time, millisecond part SI 4 10-3s 3 7 Tim_Moy_3 Time, microsecond part SI 2 10-6s 4 9 Dtim_Mil Time shift midframe SI 4 10-6s 5 13 Dtim_Bias Net time tag correction SI 4 10-6s 6 17 Dtim_Pac 10 per second timing SI 4 10-6s LOCATION GROUP 7 21 Lat_Tra Latitude SI 4 10-6deg 8 25 Lon_Tra Longitude SI 4 10-6deg ALTITUDE GROUP 9 29 Sat_Alt Altitude above the reference ellipsoid (NASA) SI 4 10-3m 10 33 HP_Sat Altitude above the reference ellipsoid (CNES) SI 4 10-3m 11 to 20 37 Sat_Alt_Hi_Rate(i),

i = 1 to10 Differences of satellite altitude from Sat_Alt SI 10

x 2 10-3m

21 to 30 57 HP_Sat(i), i = 1 to 10

Differences of satellite altitude from HP_Sat SI 10 x 2

10-3m

ATTITUDE GROUP 31 77 Att_Wvf Waveform attitude I 1 10-2deg 32 78 Att_Ptf Platform attitude I 1 10-2deg ALTIMETER RANGE GROUP 33 79 H_Alt One per second altimeter range SI 4 10-3m 34 to 43 83 H_Alt_SME(i),

i= 1 to 10 Difference of altimeter range from H_Alt SI 10

x 2 10-3m

44 103 Nval_H_Alt Number of valid points for 1 second altitude SI 1 - 45 104 RMS_H_Alt Root mean square of range SI 2 10-3m 46 106 Net_Instr_R_Corr_K Net instrument correction to range (Ku) SI 2 10-3m 47 108 Net_Instr_R_Corr_C Net instrument correction to range (C) SI 2 10-3m 48 110 CG_Range_Corr Center of gravity movement correction to range SI 1 10-3m 59 111 Range_Deriv Range derivative SI 2 10-2m/s 50 113 RMS_Range_Deriv RMS of high-rate values of Range_Deriv SI 2 10-2m/s ENVIRONMENTAL CORRECTION GROUP 51 115 Dry_Corr Dry tropospheric correction at measurement time SI 2 10-3m 52 117 Dry1_Corr Dry tropospheric correction before measurement SI 2 10-3m 53 119 Dry2_Corr Dry tropospheric correction after measurement SI 2 10-3m 54 121 Inv_Bar Inverse barometer correction at measurement time SI 2 10-3m 55 123 Wet_Corr Wet tropospheric correction at measurement time SI 2 10-3m 56 125 Wet1_Corr Wet tropospheric correction before measurement SI 2 10-3m 57 127 Wet2_Corr Wet tropospheric correction after measurement SI 2 10-3m 58 129 Wet_H_Rad Radiometer wet tropospheric correction SI 2 10-3m 59 131 Iono_Cor Topex dual-frequency ionospheric correction SI 2 10-3m 60 133 Iono_Dor Ionospheric correction from DORIS SI 2 10-3m 61 135 Iono_Ben Ionospheric correction from Bent model SI 2 10-3m SIGNIFICANT WAVE HEIGHT AND EMB GROUP 62 137 SWH_K Significant wave height (Ku) I 2 10-2m 63 139 SWH_C Significant wave height (C) I 2 10-2m 64 141 SWH_RMS_K RMS of significant wave height (Ku) I 1 10-2m 65 142 SWH_RMS_C RMS of significant wave height (C) I 1 10-2m

Annexe 1 : Format et Contenu du fichier Topex/Poseidon: “PassFile Scientific Data Record n” 66 143 SWH_Pts_Avg Number of valid points used to compute SWH SI 1 - 67 144 Net_Instr_SWH_

Corr_K Net instrument correction to SWH (Ku) SI 1 10-1m

68 145 Net_Instr_SWH_Corr_C Net instrument correction to SWH (C) SI 1 10-1m 69 146 DR(SWH/att)_K SWH/Attitude correction (Ku) SI 2 10-3m 70 148 DR(SWH/att)_C SWH/Attitude correction (C) SI 2 10-3m 71 150 SSB_Corr_Kl Sea State Bias correction (Ku) (BM4) SI 2 10-3m 72 152 SSB_Corr_K2 Sea State Bias correction (Ku) (TGS) SI 2 10-3m BACKSCATTER COEFFICIENT AND AGC GROUP 73 154 Sigma0_K Backscatter coefficient (Ku) I 2 10-2dB 74 156 Sigma0_C Backscatter coefficient (C) I 2 10-2dB 75 158 AGC_K Automatic gain control (Ku) I 2 10-2dB 76 160 AGC_C Automatic gain control (C) I 2 10-2dB 77 162 AGC_RMS_K RMS of automatic gain control (Ku) SI 2 10-2dB 78 164 AGC_RMS_C RMS of automatic gain control (C) I 1 10-2dB 79 165 Atm_Att_Sig0_Corr Atmospheric attenuation correction to sigma0 I 1 10-2dB 80 166 Net_Instr_Sig0_Corr Net instrument correction to sigma0 SI 2 10-2dB 81 168 Net_Instr_AGC_Corr_K Net instrument correction to AGC (Ku) SI 2 10-2dB 82 170 Net_Instr_AGC_Corr_C Net instrument correction to AGC (C) SI 2 10-2dB 83 172 AGC_Pts_Avg Number of valid points used to compute AGC SI 1 - GEOPHYSICAL QUANTITY GROUP 84 173 H_MSS Mean sea surface height SI 4 10-3m 85 177 H_Geo Geoid height SI 4 10-3m 86 181 H_Eot_CSR Elastic ocean tide (CSR 3.0) SI 2 10-3m 87 183 H_Eot_FES Elastic ocean tide (FES95.2) SI 2 10-3m 88 185 H_Lt_CSR Tidal loading effect (CSR3.0 ) SI 2 10-3m 89 187 H_Set Solid earth tide SI 2 10-3m 90 189 H_Pol Geocentric pole tide SI 1 10-3m 91 190 Wind_Sp Wind intensity (from altimeter data) I 1 10-1m /s 92 191 H_Ocs Ocean depth SI 2 m BRIGHTNESS TEMPERATURES GROUP 93 193 Tb_18 Brightness temperature 18 GHz SI 2 10-2K 94 195 Tb_21 Brightness temperature 21 GHz SI 2 10-2K 95 197 Tb_37 Brightness temperature 37 GHz S 2 10-2K FLAGS GROUP 96 199 ALTON Altimeter indicator SI 1 - 97 200 Instr_State_TOPEX States of Topex altimeter BF 1 - 98 201 Instr_State_TMR States of the TMR BF 1 - 99 202 Instr_State_DORIS States of Doris instrument SI 1 - 100 203 IMANV Maneuver indicator SI 1 - 101 204 Lat_Err Quality index of the latitude SI 1 - 102 205 Lon_Err Quality index of the longitude SI 1 - 103 206 Val_Att_Ptf Platform attitude validity SI 1 - 104 207 Current_Mode_1 Altimeter current mode (Topex’ first frame) BF 1 - 105 208 Current_Mode_2 Altimeter current mode (Topex or Poseidon ’ second

frame) BF 1 -

106 209 Gate_Index Topex gate index BF 1 - 107 210 Ind_Pha Poseidon indicator on tracker processing SI 1 - 108 211 Rang_SME State of 1/10 second values I 2 - 109 213 Alt_Bad_1 Topex and Poseidon measurement conditions n°1 BF 1 - 110 214 Alt_Bad_2 Topex and Poseidon measurement conditions n°2 BF 1 - 111 215 Fl_Att Attitude indicator SI 1 - 112 216 Dry_Err Quality index on Dry_Corr SI 1 - 113 217 Dry1_Err Quality index on Dry1_Corr SI 1 - 114 218 Dry2_Err Quality index on Dry2_Corr SI 1 - 115 219 Wet_Flag Interpolation indicator on Wet_Corr, Wet1_Corr and

Wet2_Corr SI 1 -

116 220 Wet_H_Err Quality index on Wet_Corr, Wet1_Corr and Wet2_Corr

SI 1 -

Annexe 1 : Format et Contenu du fichier Topex/Poseidon: “PassFile Scientific Data Record n” 117 221 Iono_Bad Quality index on Iono_Cor I 2 - 118 223 Iono_Dor_Bad Quality index on Iono_Dor SI 1 - 119 224 Geo_Bad_1 Ocean/land/ice indicator BF 1 - 120 225 Geo_Bad_2 Rain/tide conditions BF 1 - 121 226 TMR_Bad Flags for brightness temperatures BF 1 - 122 227 Ind_RTK POSEIDON ground retracking indicator BF 1 - SPARES GROUP 123 228 spare ------------------------------------------------------------- - 1 - * SI : Signed integer ; I : Unsigned integer ; BF : Bitfield

Annexe 2 : Format et Contenu du fichier Jason-1 : “PassFile Scientific Data Record n”

Reference : AVISO and PODAAC User Handbook - IGDR and GDR Jason Products SMM-MU-M5-OP-13184-CN (AVISO), JPL D-21352 (PODAAC), April, 2003. Content A pass-file contains a header (73 records) and 3360 scientific data records maximum. Whereas the header is recorded in ASCII type, the data part is recorded in a UNIX binary integer type. A scientific data record contains 96 fields, each stored as one, two or four bytes, or spare (1 byte). PASS-FILE : HEADER RECORDS Record number Format Keyword Content Value Format

1 Char*20 CCSD3ZF0000100000001 "none" 2 Char*20 CCSD3VS00006PRODUCER "none" 3 Char*20 Product_File_Name Char*40 4 Char*23 Producer_Agency_Name Char*4 5 Char*20 Processing_Center Char*6 6 Char*17 File_Data_Type Char*4 7 Char*21 Reference_Document Char*50 8 Char*21 Reference_Software Char*20 9 Char*19 Operating_System Char*20 10 Char*24 Product_Creation_Time Char*26 11 Char*20 CCSD$$MARKERPRODUCER "none" 12 Char*20 CCSD3KS00006PASSFILE "none" 13 Char*15 Mission_Name Char*7 14 Char*24 Altimeter_Sensor_Name Char*10 15 Char*25 Radiometer_Sensor_Name Char*3 16 Char*20 DORIS_Sensor_Name Char*10 17 Char*27 Acquisition_Station_Name Char*20 18 Char*15 Cycle_Number Char*5 19 Char*29 Absolute_Revolution_Number Char*5 20 Char*14 Pass_Number Char*3 21 Char*23 Absolute_Pass_Number Char*5 22 Char*15 Equator_Time Char*26 23 Char*20 Equator_Longitude Char*7 24 Char*25 First_Measurement_Time Char*26 25 Char*24 Last_Measurement_Time Char*26 26 Char*29 First_Measurement_Latitude Char*6 27 Char*28 Last_Measurement_Latitude Char*6 28 Char*30 First_Measurement_Longitude Char*7 29 Char*29 Last_Measurement_Longitude Char*7 30 Char*18 Pass_Data_Count Char*5 31 Char*24 Ocean_Pass_Data_Count Char*5 32 Char*12 Ocean_PCD Char*3 33 Char*13 Time_Epoch Char*26 34 Char*21 TAI_UTC_Difference Char*4 35 Char*22 Time_Of_Leap_Second Char*26 36 Char*23 Time_Shift_Mid_Frame Char*10 37 Char*22 Time_Shift_Interval Char*10 38 Char*15 Range_Offset Char*4 39 Char*19 Average_Pressure Char*5 40 Char*17 Header_Padding Char*186 41 Char*20 CCSD$$MARKERPASSFILE "none" 42 Char*20 CCSD3SS00006MEASFILE "none"

Annexe 2 : Format et Contenu du fichier Jason-1 : “PassFile Scientific Data Record n” 43 Char*19 Altimeter_Level1 Char*40 44 Char*20 Radiometer_Level1 Char*40 45 Char*20 CCSD$$MARKERMEASFILE "none" 46 Char*20 CCSD3SS00006AUXFILES "none" 47 Char*30 POSEIDON-2_Characterization Char*61 48 Char*17 POSEIDON-2_LTM Char*61 49 Char*16 JMR_Main_Beam Char*61 50 Char*19 JMR_BT_Averaging Char*61 51 Char*16 DORIS_TEC_Map Char*61 52 Char*12 DORIS_USO Char*61 53 Char*13 Orbit_Data Char*61 54 Char*17 PF_Corrections Char*61 55 Char*16 Pole_Location Char*61 56 Char*13 MTO_Fields Char*61 57 Char*11 ORF_Data Char*61 58 Char*38 POSEIDON-2_OB_RET_Correction_Tables Char*61 59 Char*17 POSEIDON-2_SSB Char*61 60 Char*27 POSEIDON-2_Composite_SSB Char*61 61 Char*29 JMR_Retrieval_Coefficients Char*61 62 Char*20 LAND_SEA_Mask_Map Char*61 63 Char*19 Ocean_Tide_Sol_1 Char*20 64 Char*19 Ocean_Tide_Sol_2 Char*20 65 Char*22 Tidal_loading_Sol_1 Char*20 66 Char*22 Tidal_loading_Sol_2 Char*20 67 Char*19 Solid_Earth_Tide Char*61 68 Char*11 NEQ_Tide Char*20 69 Char*12 Geoid_Map Char*20 70 Char*10 MSS_Map Char*20 71 Char*17 Bathymetry_Topography_Map Char*28 72 Char*20 CCSD$$MARKERAUXFILES "none" 73 char*20 FCST3IF0011400000001 "none" PASSFILE : SCIENTIFIC DATA RECORD n

Field Number

Record Location

Mnemonic

Content

Type

Size

Units TIME TAG 1 1 time_day time stamp 1 (number of days from reference date) I 4 Day 2 5 time_sec time stamp 2 (seconds within the day) I 4 s 3 9 time_microsec time stamp 3 (microseconds) I 4 µs Location and Surface Type 4 13 latitude Latitude SI 4 µdeg 5 17 longitude Longitude I 4 µdeg 6 21 surface_type surface type I 1 / 7 22 alt_echo_type altimeter echo type (0 = ocean-like , 1 = non ocean-

like) BF 1 /

8 23 rad_surf_type radiometer surface type (0 = ocean , 1 = land) BF 1 / Orbit 16 33 altitude 1 Hz altitude of satellite I 4 10 -4 m 17 37 alt_hi_rate Differences between altitudes corresponding to the

elementary measurements to that of the averaged measurements

SI 4 10 -4 m

18 117 orb_alt_rate orbital altitude rate SI 2 cm/s 19 119 orb_spare spare (to be aligned) I 1 /

Annexe 2 : Format et Contenu du fichier Jason-1 : “PassFile Scientific Data Record n” Altimeter Range 20 121 range_ku 1 Hz Ku band range I 4 10 -4 m 21 125 range_hi_rate_ku Differences between elementary Ku range and

averaged Ku band range SI 4 10 -4 m

22 205 range_c 1 Hz C band range I 4 10 -4 m 23 209 range_hi_rate_c differences between elementary C range and

averaged C band range SI 4 10 -4 m

24 289 range_rms_ku RMS of the Ku band range I 2 10 -4 m 25 291 range_rms_c RMS of the C band range I 2 10 -4 m 26 293 range_numval_ku number of valid points for Ku band range I 1 / 27 294 range_numval_c number of valid points for C band range I 1 / 28 295 range_spare spare (to be aligned) I 1 / 29 297 range_mapvalpts_ku map of valid points used to compute Ku band range BF 4 / 30 301 range_mapvalpts_c map of valid points used to compute C band range BF 4 / Altimeter Range corrections 31 305 net_instr_corr_ku net instrumental correction on Ku band range SI 4 10 -4 m 32 309 net_instr_corr_c net

instrumental correction on C band range SI 4 10 -4 m

33 313 model_dry_tropo_corr model dry tropospheric correction SI 2 10 -4 m 34 315 model_wet_tropo_corr model wet tropospheric correction SI 2 10 -4 m 35 317 rad_wet_tropo_corr

radiometer wet tropospheric correction SI 2 10 -4 m

36 319 iono_corr_alt_ku altimeter

ionospheric correction on Ku band SI 2 10 -4 m

37 321 iono_corr_doris_ku Doris iono correction on Ku band SI 2 10 -4 m 38 323 sea_state_bias_ku sea

state bias correction in Ku-band SI 2 10 -4 m

39 325 sea_state_bias_c sea state bias correction in C-band SI 2 10 -4 m 40 327 sea_state_bias_comp

composite sea state bias correction SI 2 10 -4 m

Significant Waveheight 41 329 swh_ku Ku band significant waveheight I 2 10 -3 m 42 331 swh_c C band significant waveheight I 2 10 -3 m 43 333 swh_rms_ku RMS of the Ku band significant waveheight I 2 10 -3 m 44 335 swh_rms_c RMS of the C band significant waveheight I 2 10 -3 m 45 337 swh_numval_ku number of valid points used to compute Ku

significant waveheight I 1 /

46 338 swh_numval_c number of valid points used to compute C significant waveheight

I 1 /

Significant Waveheight corrections 47 339 net_instr_corr_swh_ku net instrumental correction on Ku band significant

waveheight SI 2 10 -3 m

48 341 net_instr_corr_swh_c net instrumental correction on C band significant waveheight

SI 2 10 -3 m

Backscatter coefficient 49 343 sig0_ku Ku band backscatter coefficient I 2 10 -2 dB 50 345 sig0_c C band backscatter coefficient I 2 10 -2 dB 51 347 sig0_rms_ku RMS of the Ku band backscatter coefficient I 2 10 -2 dB 52 349 sig0_rms_c RMS of the C band backscatter coefficient I 2 10 -2 dB 53 351 sig0_numval_ku number of valid points used to compute Ku

backscatter coefficient I 1 /

54 352 sig0_numval_c number of valid points used to compute C backscatter coefficient

I 1 /

55 353 agc_ku Ku band AGC I 2 10 -2 dB 56 355 agc_c C band AGC I 2 10 -2 dB 57 357 agc_rms_ku RMS of the Ku band AGC I 2 10 -2 dB 58 359 agc_rms_c RMS of the C band AGC I 2 10 -2 dB 59 361 agc_numval_ku number of valid points used to compute Ku band I 1 /

Annexe 2 : Format et Contenu du fichier Jason-1 : “PassFile Scientific Data Record n” AGC

60 362 agc_numval_c number of valid points used to compute C band AGC

I 1 /

Backscatter coefficient corrections 61 363 net_instr_sig0_corr_ku net instrumental correction on Ku band backscatter

coefficient SI 2 10 -2 dB

62 365 net_instr_sig0_corr_c net instrumental correction on C band backscatter coefficient

SI 2 10 -2 dB

63 367 atmos_sig0_corr_ku Atmospheric attenuation correction on Ku band backscatter coefficient

SI 2 10 -2 dB

64 369 atmos_sig0_corr_c Atmospheric attenuation correction on C band backscatter coefficient

SI 2 10 -2 dB

Off nadir angle 65 371 off_nadir_angle_ku_wvf Square of the off nadir angle computed from Ku

waveforms SI 2 10 -4 deg 2

66 373 off_nadir_angle_ptf Square of the off nadir angle computed from platform data

SI 2 10 -4 deg 2

Brightness Temperatures 67 375 tb_187 18,7 GHz brightness temperature I 2 10 -2 K 68 377 tb_238 23,8 Ghz brightness temperature I 2 10 -2 K 69 379 tb_340 34 GHz brightness temperature I 2 10 -2 K Geophysical parameters 70 381 mss mean sea surface height SI 4 10 -4 m 71 385 mss_tp_along_trk TP along-track mean sea surface SI 4 10 -4 m 72 389 geoid geoid height SI 4 10 -4 m 73 393 bathymetry ocean depth/land elevation SI 2 m 74 395 inv_bar_corr inverted barometer height correction SI 2 75 397 hf_fluctuations_corr High frequency fluctuations of the sea surface

topography SI 2 10 -4 m

76 399 geo_spare spare (to be aligned) BF 2 / 77 401 ocean_tide_sol1 geocentric ocean tide height (solution 1) SI 4 10 -4 m 78 405 ocean_tide_sol2 geocentric ocean tide height (solution 2) SI 4 10 -4 m 79 409 ocean_tide_eq_lp equilibrium long-period ocean tide height SI 2 10 -4 m 80 411 ocean_tide_neq_lp non-equilibrium long-period ocean tide height SI 2 10 -4 m 81 413 load_tide_sol1 loading tide height for geocentric ocean tide solution SI 2 10 -4 m 82 415 load_tide_sol2 loading tide height for geocentric ocean tide solution SI 2 10 -4 m 83 417 solid_earth_tide solid earth tide height SI 2 10 -4 m 84 419 pole_tide geocentric pole tide height SI 2 10 -4 m Environmental parameters 85 421 wind_speed_model_u U component of the model wind vector SI 2 cm/s 86 423 wind_speed_model_v V component of the model wind vector SI 2 cm/s 87 425 wind_speed_alt altimeter wind speed I 2 cm/s 88 427 wind_speed_rad radiometer wind speed I 2 cm/s 89 429 rad_water_vapor radiometer water vapour content SI 2 g/cm2

90 431 rad_liquid_water radiometer liquid water SI 2 kg/cm2

Flags 91 433 ecmwf_meteo_map_avail ECMWF meteorological map availability BF 1 / 92 434 tb_interp_flag radiometer brightness temperatures interpolation flag I 1 / 93 435 rain_flag rain flag (0 :

OK 1 : rain) BF 1 /

94 436 ice_flag ice flag (0 : OK 1 : ice) BF 1 / 95 437 interp_flag interpolation flag BF 1 / 96 438 flag_spare spare (to be aligned) BF 1 / * SI : Signed integer ; I : Unsigned integer ; BF : Bitfield

Annexe 3 : Points de croisement des cycles Topex/Poseidon et Jason-1

a- Topex/Poseidon

Arc Ascendant

Arc Descendant

Latitude du

point de croisement

(°)


(°)

Altitude du

point de croisement

(m)

Diff. d’altitude


(m)

Mgd399.009 Mgd399.070 39.211462 2.828972 49.112 0.001 Mgd399.009 Mgd399.146 41.167832 4.246167 46.431 -0.094 Mgd399.009 Mgd399.222 42.980754 5.663403 48.376 -0.064 Mgd399.009 Mgd399.248 37.099967 1.411742 45.589 -0.052 Mgd399.085 Mgd399.044 42.980497 8.498265 46.042 -0.093 Mgd399.085 Mgd399.070 37.099719 4.246495 43.378 -0.072 Mgd399.085 Mgd399.146 39.211125 5.663704 44.993 -0.003 Mgd399.085 Mgd399.222 41.167548 7.080968 45.485 -0.014 Mgd399.161 Mgd399.044 41.168130 9.915227 47.179 -0.040 Mgd399.187 Mgd399.248 39.211923 -0.005903 50.042 0.155 Tableau a-1: Points de croisement du cycle Topex/Poseidon n° 399.

Arc Ascendant

Arc Descendant

Latitude du

point de croisement

(°)


(°)

Altitude du

point de croisement

(m)

Diff. d’altitude


(m)

Mgd400.009 Mgd400.070 39.210935 2.828633 49.140 -0.027 Mgd400.009 Mgd400.146 41.167353 4.245869 46.389 0.030 Mgd400.009 Mgd400.222 42.981175 5.663841 48.243 0.203 Mgd400.009 Mgd400.248 37.101046 1.412432 45.576 -0.087 Mgd400.085 Mgd400.044 42.979270 8.498471 45.974 0.051 Mgd400.085 Mgd400.070 37.098443 4.246664 43.543 0.002 Mgd400.085 Mgd400.146 39.209967 5.663959 44.994 0.073 Mgd400.085 Mgd400.222 41.167319 7.081932 45.444 -0.007 Mgd400.161 Mgd400.044 41.166228 9.915911 47.187 -0.047 Mgd400.161 Mgd400.146 37.098337 7.081408 43.520 -0.011 Mgd400.187 Mgd400.248 39.211628 -0.004284 50.039 0.055 Tableau a-2: Points de croisement du cycle Topex/Poseidon n° 400.


Arc Ascendant

Arc Descendant

Latitude du

point de croisement

(°)


(°)

Altitude du

point de croisement

(m)

Diff. d’altitude


(m)

Mgd401.009 Mgd401.070 39.212430 2.830129 49.167 0.007 Mgd401.009 Mgd401.146 41.169001 4.247511 46.156 -0.727 Mgd401.009 Mgd401.222 42.983216 5.665846 48.550 0.017 Mgd401.009 Mgd401.248 37.103694 1.414650 45.656 0.021 Mgd401.085 Mgd401.044 42.980808 8.499710 46.030 -0.075 Mgd401.085 Mgd401.070 37.100118 4.248026 43.425 0.004 Mgd401.085 Mgd401.146 39.211854 5.665454 45.021 0.021 Mgd401.085 Mgd401.222 41.169666 7.083776 45.482 -0.054 Mgd401.161 Mgd401.044 41.166991 9.917718 47.215 0.029 Mgd401.161 Mgd401.146 37.099410 7.083455 43.547 -0.002 Mgd401.187 Mgd401.248 39.213299 -0.001440 50.042 0.016 Tableau a-3: Points de croisement du cycle Topex/Poseidon n° 401.

Arc Ascendant

Arc Descendant

Latitude du

point de croisement

(°)


(°)

Altitude du

point de croisement

(m)

Diff. d’altitude


(m)

Mgd402.009 Mgd402.070 39.214956 2.833940 49.196 0.087 Mgd402.009 Mgd402.146 41.171870 4.251628 46.522 -0.010 Mgd402.009 Mgd402.222 42.985321 5.669435 48.493 0.050 Mgd402.009 Mgd402.248 37.105813 1.418160 45.648 0.067 Mgd402.085 Mgd402.044 42.983303 8.502998 46.014 0.131 Mgd402.085 Mgd402.070 37.102931 4.251619 43.449 -0.079 Mgd402.085 Mgd402.146 39.215080 5.669308 45.057 -0.041 Mgd402.085 Mgd402.222 41.172184 7.087104 45.510 -0.048 Mgd402.187 Mgd402.248 39.214944 0.002340 50.005 0.006 Tableau a-4: Points de croisement du cycle Topex/Poseidon n° 402.

Arc Ascendant

Arc Descendant

Latitude du

point de croisement

(°)


(°)

Altitude du

point de croisement

(m)

Diff. d’altitude


(m)

Mgd400.009 Mgd400.070 39.216020 2.838681 49.139 0.060 Mgd400.009 Mgd400.146 41.173354 4.256716 46.498 0.004 Mgd400.009 Mgd400.222 42.985687 5.673665 48.454 0.056 Mgd400.009 Mgd400.248 37.105556 1.422024 45.712 -0.033 Mgd400.085 Mgd400.146 39.216732 5.674242 45.008 0.012 Mgd400.085 Mgd400.222 41.172705 7.091204 45.502 -0.011 Mgd400.161 Mgd400.044 41.170465 9.925442 47.228 0.118 Mgd400.161 Mgd400.146 37.104271 7.092224 43.626 0.202 Mgd400.187 Mgd400.248 39.215210 0.005845 50.006 0.101 Tableau a-5: Points de croisement du cycle Topex/Poseidon n° 403.


b- Jason-1

Arc Ascendant

Arc Descendant

Latitude du point

de croisement

(°)

Longitude du point

de croisement

(°)

Altitude du point

de croisement

(m)

Diff.

d’altitude au point

de croisement

(m) JA1_GDR_2PaP056_009.CNES JA1_GDR_2PaP056_070.CNES 39.212137 4.254639 46.365 0.042 JA1_GDR_2PaP056_009.CNES JA1_GDR_2PaP056_146.CNES 41.168278 5.671588 45.670 0.041 JA1_GDR_2PaP056_009.CNES JA1_GDR_2PaP056_222.CNES 42.980916 7.088527 46.001 0.061 JA1_GDR_2PaP056_085.CNES JA1_GDR_2PaP056_044.CNES 42.981677 9.923838 48.665 0.097 JA1_GDR_2PaP056_085.CNES JA1_GDR_2PaP056_070.CNES 37.100600 5.671967 42.471 0.016 JA1_GDR_2PaP056_085.CNES JA1_GDR_2PaP056_146.CNES 39.211744 7.088926 44.355 0.039 JA1_GDR_2PaP056_085.CNES JA1_GDR_2PaP056_222.CNES 41.167852 8.505885 47.184 0.710 JA1_GDR_2PaP056_161.CNES JA1_GDR_2PaP056_146.CNES 37.101051 8.505657 43.695 0.021 JA1_GDR_2PaP056_161.CNES JA1_GDR_2PaP056_222.CNES 39.212180 9.922605 44.820 -0.049 JA1_GDR_2PaP056_187.CNES JA1_GDR_2PaP056_070.CNES 41.169818 2.836390 48.393 0.016 JA1_GDR_2PaP056_187.CNES JA1_GDR_2PaP056_146.CNES 42.982389 4.253352 49.961 0.015 JA1_GDR_2PaP056_187.CNES JA1_GDR_2PaP056_172.CNES 37.101556 0.001728 47.084 0.028 Tableau b-1: Points de croisement du cycle Jason-1 n° 056.

Arc Ascendant

Arc Descendant

Latitude du point

de croisement

(°)

Longitude du point

de croisement

(°)

Altitude du point

de croisement

(m)

Diff.


de croisement

(m) JA1_GDR_2PaP057_009.CNES JA1_GDR_2PaP057_070.CNES 39.211378 4.252366 46.339 0.003 JA1_GDR_2PaP057_009.CNES JA1_GDR_2PaP057_146.CNES 41.167373 5.669203 45.652 0.043 JA1_GDR_2PaP057_009.CNES JA1_GDR_2PaP057_222.CNES 42.980766 7.086721 46.059 -0.060 JA1_GDR_2PaP057_009.CNES JA1_GDR_2PaP057_248.CNES 37.099726 2.835120 44.367 0.078 JA1_GDR_2PaP057_085.CNES JA1_GDR_2PaP057_044.CNES 42.980533 9.921983 48.589 0.026 JA1_GDR_2PaP057_085.CNES JA1_GDR_2PaP057_070.CNES 37.099330 5.670036 42.517 0.009 JA1_GDR_2PaP057_085.CNES JA1_GDR_2PaP057_146.CNES 39.210366 7.086929 44.304 0.051 JA1_GDR_2PaP057_085.CNES JA1_GDR_2PaP057_222.CNES 41.167227 8.504447 47.486 0.009 JA1_GDR_2PaP057_161.CNES JA1_GDR_2PaP057_146.CNES 37.099260 8.503959 43.720 0.032 JA1_GDR_2PaP057_161.CNES JA1_GDR_2PaP057_222.CNES 39.211139 9.921433 44.804 -0.071 JA1_GDR_2PaP057_187.CNES JA1_GDR_2PaP057_070.CNES 41.168384 2.834616 48.359 0.005 JA1_GDR_2PaP057_187.CNES JA1_GDR_2PaP057_146.CNES 42.980822 4.251452 49.911 0.105 JA1_GDR_2PaP057_187.CNES JA1_GDR_2PaP057_172.CNES 37.100160 -0.000018 47.099 0.031 Tableau b-2: Points de croisement du cycle Jason-1 n° 057.


Arc Ascendant

Arc Descendant

Latitude du point

de croisement

(°)

Longitude du point

de croisement

(°)

Altitude du point

de croisement

(m)

Diff.


de croisement

(m) JA1_GDR_2PaP058_009.CNES JA1_GDR_2PaP058_070.CNES 39.212753 4.250839 46.415 0.008 JA1_GDR_2PaP058_009.CNES JA1_GDR_2PaP058_222.CNES 42.982382 7.085441 46.082 -0.028 JA1_GDR_2PaP058_009.CNES JA1_GDR_2PaP058_248.CNES 37.101798 2.834016 44.323 0.019 JA1_GDR_2PaP058_085.CNES JA1_GDR_2PaP058_070.CNES 37.101116 5.668211 42.493 -0.019 JA1_GDR_2PaP058_085.CNES JA1_GDR_2PaP058_146.CNES 39.212167 7.085103 44.304 -0.029 JA1_GDR_2PaP058_085.CNES JA1_GDR_2PaP058_222.CNES 41.169325 8.502844 47.535 -0.010 JA1_GDR_2PaP058_161.CNES JA1_GDR_2PaP058_146.CNES 37.100466 8.502538 43.679 -0.008 JA1_GDR_2PaP058_161.CNES JA1_GDR_2PaP058_222.CNES 39.212700 9.920262 44.817 -0.004 JA1_GDR_2PaP058_187.CNES JA1_GDR_2PaP058_070.CNES 41.169411 2.833367 48.417 0.002 JA1_GDR_2PaP058_187.CNES JA1_GDR_2PaP058_146.CNES 42.981836 4.250195 49.959 -0.014 JA1_GDR_2PaP058_187.CNES JA1_GDR_2PaP058_172.CNES 37.101195 -0.001257 47.156 0.000 JA1_GDR_2PaP058_187.CNES JA1_GDR_2PaP058_248.CNES 39.213613 1.416579 49.690 -0.070 Tableau b-3: Points de croisement du cycle Jason-1 n° 058.

Arc Ascendant

Arc Descendant

Latitude du point

de croisement

(°)

Longitude du point

de croisement

(°)

Altitude du point

de croisement

(m)

Diff.


de croisement

(m) JA1_GDR_2PaP059_009.CNES JA1_GDR_2PaP059_070.CNES 39.215241 4.250775 46.444 0.010 JA1_GDR_2PaP059_009.CNES JA1_GDR_2PaP059_146.CNES 41.171454 5.667841 45.750 -0.057 JA1_GDR_2PaP059_009.CNES JA1_GDR_2PaP059_222.CNES 42.984361 7.085069 46.110 -0.025 JA1_GDR_2PaP059_009.CNES JA1_GDR_2PaP059_248.CNES 37.103816 2.833607 44.283 0.000 JA1_GDR_2PaP059_085.CNES JA1_GDR_2PaP059_044.CNES 42.984811 9.919461 48.566 -0.164 JA1_GDR_2PaP059_085.CNES JA1_GDR_2PaP059_070.CNES 37.104021 5.667856 42.422 -0.065 JA1_GDR_2PaP059_085.CNES JA1_GDR_2PaP059_146.CNES 39.215331 7.084915 44.328 0.004 JA1_GDR_2PaP059_085.CNES JA1_GDR_2PaP059_222.CNES 41.171804 8.502144 47.518 0.043 JA1_GDR_2PaP059_161.CNES JA1_GDR_2PaP059_146.CNES 37.103340 8.502564 43.819 -0.057 JA1_GDR_2PaP059_161.CNES JA1_GDR_2PaP059_222.CNES 39.214912 9.919824 44.858 -0.056 JA1_GDR_2PaP059_187.CNES JA1_GDR_2PaP059_070.CNES 41.171679 2.833493 48.398 0.045 JA1_GDR_2PaP059_187.CNES JA1_GDR_2PaP059_146.CNES 42.984344 4.250541 49.991 -0.074 JA1_GDR_2PaP059_187.CNES JA1_GDR_2PaP059_172.CNES 37.103514 -0.001109 47.287 -0.013 Tableau b-4: Points de croisement du cycle Jason-1 n° 059.


Arc Ascendant

Arc Descendant

Latitude du point

de croisement

(°)

Longitude du point

de croisement

(°)

Altitude du point

de croisement

(m)

Diff.


de croisement

(m) JA1_GDR_2PaP060_009.CNES JA1_GDR_2PaP060_070.CNES 39.216521 4.251685 46.433 0.070 JA1_GDR_2PaP060_009.CNES JA1_GDR_2PaP060_146.CNES 41.173480 5.669355 45.712 -0.019 JA1_GDR_2PaP060_009.CNES JA1_GDR_2PaP060_222.CNES 42.985621 7.086056 46.114 -0.003 JA1_GDR_2PaP060_009.CNES JA1_GDR_2PaP060_248.CNES 37.104901 2.834353 44.322 0.037 JA1_GDR_2PaP060_085.CNES JA1_GDR_2PaP060_044.CNES 42.985668 9.920117 48.580 0.027 JA1_GDR_2PaP060_085.CNES JA1_GDR_2PaP060_070.CNES 37.105225 5.668827 42.454 -0.036 JA1_GDR_2PaP060_085.CNES JA1_GDR_2PaP060_146.CNES 39.217364 7.086458 44.315 -0.048 JA1_GDR_2PaP060_085.CNES JA1_GDR_2PaP060_222.CNES 41.173088 8.503168 47.503 -0.008 JA1_GDR_2PaP060_161.CNES JA1_GDR_2PaP060_146.CNES 37.105337 8.504102 43.803 0.051 JA1_GDR_2PaP060_161.CNES JA1_GDR_2PaP060_222.CNES 39.216213 9.920878 44.861 0.024 JA1_GDR_2PaP060_187.CNES JA1_GDR_2PaP060_070.CNES 41.172678 2.834595 48.420 0.044 JA1_GDR_2PaP060_187.CNES JA1_GDR_2PaP060_146.CNES 42.986115 4.252252 50.003 -0.057 JA1_GDR_2PaP060_187.CNES JA1_GDR_2PaP060_172.CNES 37.105230 0.000509 47.274 -0.053 JA1_GDR_2PaP060_187.CNES JA1_GDR_2PaP060_248.CNES 39.216042 1.417245 49.724 0.044 Tableau b-5: Points de croisement du cycle Jason-1 n° 060.

Résumé Le géoïde connaît un regain d’intérêt depuis l’avènement du positionnement précis par satellite, en particulier pour réaliser du nivellement par GPS. L’altimétrie satellitaire, basée sur la mesure radar de la distance entre un satellite d’orbite connue avec une grande précision et la surface de réflexion constituée par les océans permet l’acquisition directe du géoïde en mer. Dans ce mémoire de fin d’études, on présentera la méthodologie d’exploitation des données altimétriques Topex/Poseidon et Jason-1 pour la détermination d’un géoïde altimétrique précis sur la Méditerranée Occidentale. Le modèle de calcul adopté prend en considération les différentes corrections de propagation et les phénomènes géophysiques. A partir des données expérimentales sur six cycle Topex/Poseidon et six cycles Jason-1, on a pu le long de ces profils altimétriques, acquérir la hauteur ellipsoïdale de la surface de la Méditerranée Occidentale. Les résultats obtenus, par comparaison avec la solution du modèle géopotentiel global l’EGM96, permettent de fournir un produit préliminaire sur la zone d’étude. La proximité des résultats obtenus avec la solution de référence est de l’ordre décimétrique.. Bien que les données Topex/Poseidon et Jason-1 utilisées ne représentent au total que douze cycles, il a été possible néanmoins de définir un modèle physique quasi-exhaustif de la détermination du géoïde marin et de maîtriser les différents aspects du traitement, à savoir la lecture des données binaires GDR, le choix du modèle de calcul,… En outre, les différents programmes écrits permettront, d’une part, de traiter aisément et d’intégrer d’autres cycles Topex/Poseidon et Jason-1, lors de la phase d’obtention d’une surface sur une longue période et d’autre part, d’insérer d’autres jeux de données issus des nouvelles missions spatiales, comme Envisat. Mots clés. Géoïde altimétrique, Topex/Poseidon, Jason-1, Méditerranée Occidentale.

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