Prospective: Champ de gravité, méthodes spatiales

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1 Prospective: Champ de gravité, méthodes spatiales Richard Biancale Conseil Scientifique du GRGS Observatoire de Paris, 10 avril 2008

2 L état de l art des modèles CHAMP: modèles 50 fois moins précis que GRACE. Données caduques pour la modélisation du champ de gravité. GRACE: modélisation statique au degré hs < 160; pleine résolution jusqu au degré 120 (> 160 km pour 5 cm de précision globale du géoïde). Modélisation temporelle par décade au degré hs < 50; pleine résolution jusqu au degré 33 (> 600 km pour 3 cm de précision globale en hauteur d eau équivalente). LAGEOS: nécessaire pour l obtention des variations de degré 2 (C20 principalement). Haute résolution: modélisation statique par combinaison avec les données de surface (grilles d anomalies de gravité et de surface moyenne océanique). Précision globale estimée du géoïde de 12 cm jusqu au degré hs 200, 15 cm jusqu au degré 360.

3 Les traitements Traitements CHAMP et GRACE organisés en interne CNES en ce qui concerne le rapatriement des données, l archivage, le filtrage Les calculs routiniers sont sous-traités à la société Noveltis. Traitements LAGEOS réalisés en interne, mais à organiser à terme en collaboration avec Geosciences Azur. Modèles haute résolution calculés en coopération avec le GFZ. Développements à réaliser en interne pour les très hautes résolutions. Recherche sur la génération de modèles locaux par la méthode de l intégrale de l énergie. Recherche sur des représentations mixtes (ex.: ondelettes sphériques).

4 Les objectifs Orbitographie: production de modèles EIGEN à coefficients linéaires et périodiques pour une meilleure prise en compte de tous les effets gravitationnels terrestres. Géophysique: production d un modèle de champ à très haute résolution (type EGM08, degré hs 2160) en se basant sur les études de cartographie à 5 (~10 km) des anomalies de gravité, études menées au BGI dans le cadre de la World Gravity Map (WGM) de la Commission de la Carte Géologique du Monde (CCGM). Océanographie: amélioration des grandes longueurs d ondes (> 2000 km) des modèles de marées océaniques par assimilation aux modèles hydrodynamiques (FES). Hydrologie: études comparatives pouvant déboucher à terme sur l assimilation des produits GRACE dans les modèles hydrologiques à grande échelle (résolution > 600 km).

5 Les missions de gravimétrie spatiale CHAMP: rentrée dans l atmosphère mi Données accélérométriques utilisées pour la modélisation de la thermosphère. GRACE: durée de la mission étendue. Rentrée prévue en 2014, mais plusieurs instruments sur la redondance. GOCE: lancement fin juillet Spécifications: 2 cm sur le géoïde jusqu à 100 km de résolution (degré hs < 200). GRACE-FO: mission d interférométrie laser planifiée à NASA pour 2018? Micromega: concept de roue gravitationnelle. Démarrage d études PASO/CNES en GRACE-Européen (CNES-DLR): mission «gap filler» de type GRACE avec une technologie européenne pour un lancement en 2014?

6 Les besoins futurs surveillance spatiale de l hydrologie à court terme au niveau des bassins versants (hautes fréquence et résolution). suivi des transferts de masse (glaciologique, océanographique, hydrologique ) à long terme. amélioration de la connaissance globale du géoïde à très haute résolution (< 100 km).

7 La façon de faire augmenter la résolution spatiale du champ statique (< 100 km): pas de réflexion avant la réalisation de la mission GOCE. augmenter la résolution spatiale des solutions (actuellement) décadaires voire mensuelles (< 600 km): par une meilleure précision de mesure inter-satellite (<< 1m). augmenter la résolution temporelle (< 10 j): par une constellation dans différents plans orbitaux (type GRACE). réduire les anisotropies liées au type de mission (concept Micromega). assurer la longévité des missions ou créer une continuité de missions. nécessité de conjonction avec d autres missions d observation de la Terre (ex.: altimétrie spatiale).

8 Types de missions erreurs sur les hauteurs de géoïde simulations GRACE ou 2 x GRACE (2 plans ) S 0 S 3 O S 1 S 2 MICROMEGA Roue verticale S' 0 S 3 O S 0 S 1 S 2 ± 60 MICROMEGA Roue oblique ( cf. LISA) ( N. Sneeuw, 2007 )

9 Spatial and temporal scales of the time variable geoid signals associated with : solid Earth oceans ice & continental hydrology processes The red lines show the current, and expected, spatial and temporal resolution limits of the CHAMP, GRACE and GOCE missions (from Ilk et al., 2005) Core nutation Core modes