Les services nationaux d`observation et les moyens - INSU

Transcription

Les services nationaux
d’observation et les moyens
nationaux labellisés
Version actualisée le 7 avril 2016
INTRODUCTION .......................................................................................................................... 5 ASTRONOMIE-ASTROPHYSIQUE.............................................................................................. 7 AA- ANO-1 Métrologie de l'espace et du temps....................................................................... 7 AA-ANO2 Instrumentation des grands observatoires au sol et spatiaux ................................. 8 II-1 Instrumentation des télescopes, sondes et observatoires spatiaux .............................. 9 II-2 Instrumentation des grands télescopes et interféromètres au sol ................................. 9 AA-ANO-3 Stations d’observation .......................................................................................... 10 AA-ANO-4 Grands relevés, sondages profonds et suivi à long terme ................................... 11 AA-ANO-5 Centres de traitement, d'archivage et de diffusion de données ........................... 12 AA-ANO-6 Surveillance du Soleil et de l'environnement spatial de la Terre .......................... 13 OCEAN, ATMOSPHERE et CLIMAT .......................................................................................... 15 AO-ANO-1 : SERVICES DE SURVEILLANCE DE L’ATMOSPHERE ................................... 16 I-I : INDAF : “International Network of Deposition and Atmospheric chemistry in Africa” .. 16 I-2 : IAGOS (In service Aircraft for a Global Observation System) .................................... 17 I-3: NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change) ................ 18 I-4 : PHOTONS/AERONET (Observatoire de Recherche sur les Aérosols) .................... 18 I-5 : ICOS (integrated Carbon Observation System) ......................................................... 20 I-6- CLAP (CLimate relevant Aerosol Properties from near surface observations) ........... 21 AO-ANO-2: SERVICES D’OBSERVATION DE L’OCEAN ..................................................... 22 II-1 :OISO/CARAUS (Océan Indien Service d’Observation / Carbon Austral) .................. 22 II-2 : MOOSE (Mediterranean Ocean Observing System on Environment)) ..................... 22 II-3 : SSS (Service d’Observation de la Salinité des Océans, Sea Surface Salinity) ........ 23 II-4 : SOMLIT (Service d’Observation en Milieu LIToral) ................................................... 24 II-5 : PIRATA (PIlot Research moored Array in the Tropical Atlantic) ............................... 25 II-6 : MEMO (Mammifères Echantillonneurs du Milieu Océanique)................................... 26 II-7 : SONEL ...................................................................................................................... 26 II-8 : ARGO ........................................................................................................................ 27 II-9 : CORAIL ..................................................................................................................... 28 AO-ANO-3 : CODES NUMERIQUES COMMUNAUTAIRES ................................................. 29 III-1 : CODE NUMERIQUE MESO-NH (Modélisation à moyenne échelle de l’atmosphère)
............................................................................................................................................ 29 III-2: Code numérique NEMO (Nucleus for European Model of the Ocean) ..................... 29 III-3 : CODE NUMERIQUE CHIMERE (Modélisation de la pollution atmosphérique) ....... 30 III-4 : CODE NUMERIQUE SIROCCO (Simulation réaliste de l’océan côtier) .................. 31 AO- ANO-4 : Centres de Traitement et d’archivage des données ......................................... 31 IV-1 : CTOH (Centre de Topographie des Océans et de l’Hydrosphère) .......................... 31 AO- ANO-5 : Sites nationaux d’observation ........................................................................... 32 V-1: SIRTA (Site instrumental de recherche par télédétection atmosphérique) ................ 32 V-2: CO-PDD (Site d’observations atmosphériques Puy de Dôme/Opme/Cézeaux) ........ 32 TERRE INTERNE ....................................................................................................................... 35 Les enjeux .............................................................................................................................. 35 Missions des Services Nationaux d’Observation sur la Terre Interne .................................... 35 ST-ANO-1 : Service national d’Observation en Volcanologie ................................................ 35 ST-ANO-2 : Services national d’Observation en Sismologie : ............................................... 37 II-1 : RéNaSS (Réseau National de Surveillance Sismique) ............................................. 37 II-2 : BCSF (Bureau Central Sismologique Français) ........................................................ 37 II-3 : RAP (Réseau Accélérométrique Permanent) ............................................................ 38 II-4 : GEOSCOPE (Observatoire de Sismologie Globale) ................................................. 38 II-5 : RLBP (Réseau Large Bande Permanent) ................................................................. 39 ST-ANO-3 : Service national d’Observation en Géodésie et en Gravimétrie ......................... 39 III-1 RéNaG (Réseau National GPS) ................................................................................ 40 III-2 Gravimétrie ................................................................................................................. 40 ST-ANO-4 : Services national d’Observation en Magnétisme ............................................... 42 IV-1 (Bureau Central de Magnétisme Terrestre) .............................................................. 42 IV-2 ISGI (International Service of Geomagnetic Indices) ................................................. 42 2
ST-ANO-5 : Service national d'observation en instabilités de versants ................................. 43 ST-ANO-6: Sites instrumentés: .............................................................................................. 44 VI-Laboratoire souterrain à bas bruit (LSBB) .................................................................... 44 VI-Corinth rift laboratory (CRL) .......................................................................................... 45 VI-European multidisciplinary seafloor observatory (EMSO) ............................................ 46 VI-Observatoire hydroacoustique de la sismicité et de la biodiversité (OHASIS-BIO) ...... 46 VI-Volcans explosifs - laboratoires indonésiens (VELI) ..................................................... 47 VI-Sites instrumentés pour l'étude des processus sismogéniques et de l'aléa sismique des
zones de subduction : Chili et Mexique .............................................................................. 47 SURFACES ET INTERFACES CONTINENTALES .................................................................... 49 SIC- ANO-1 : Zone critique et eau continentale ..................................................................... 49 I-1 : AMMA-CATCH (Observatoire hydrologique, écologique et météorologique de long
terme en Afrique de l’Ouest) ............................................................................................... 49 I-2 : BVET (Bassins Versants Expérimentaux Tropicaux) ................................................. 50 I-3 : H+ (réseau national de sites hydrogéologiques) .................................................... 51 I-4 : KARST (réseau national d’observation des hydrosystèmes karstiques) ................ 53 I-5 : HYBAM (HYdrologie et Biogéochimie du Bassin Amazonien) .............................. 54 I-6 : OHM-CV (Observatoire Hydrométéorologique Méditerranéen Cévennes-Vivarais)
55 I-7 : OHGE (Observatoire Hydro-Géochimique de l’Environnement) ............................ 56 I-8 : OBSERA (Observatoire de l’Eau et de l’Erosion aux Antilles) ............................... 57 I-9 : GLACIOCLIM (Programme d’Observation des Glaciers) ....................................... 58 I-10 : OSR (Observatoire Spatial Régional) .................................................................. 58 I-11 : TOURBIERES ....................................................................................................... 60 SIC-ANO-2: Agroécosystèmes, Cycles Biogéochimique et Biodiversité ............................... 61 II-1 : ACBB : Agroécosystèmes, Cycles Biogéochimique et Biodiversité ...................... 61 SIC-(et OA)-ANO-3: Côtier et Littoral ..................................................................................... 62 III-1 : DYNALIT (Dynamique du Littoral et Trait de Côte) ............................................... 62 3
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INTRODUCTION
L’Institut National des Sciences de l’Univers (INSU) a mis en place depuis les années 1990
un processus de labellisation concernant des services d’accompagnement de la recherche
ayant un caractère national et souvent international.
Depuis 2016, la stratégie et la structuration de l’INSU en matière de « Services Nationaux
d’Observation » (SNO) ainsi que les grands principes qui leurs sont associés sont décrits dans
une note de cadrage (voir document séparé). Cette note de cadrage rappelle que les SNO sont
labélisés par la direction de l’INSU pour répondre au besoin de documenter sur le long terme la
formation, l’évolution, la variabilité des systèmes astronomiques et des milieux terrestres, et de
faire progresser les connaissances dans ces domaines. Elle rappelle également que les SNO
ont vocation à apporter un service à la communauté scientifique. Les décisions de création de
nouveaux SNO, de renouvellement, d’évolution ou de suppression de SNO existants, sont
prises par la direction de l’INSU, après évaluation scientifique par les commissions spécialisées
de chacun des domaines de l’INSU (CSAA, CSOA, CSSIC, CSNO du domaine TS).
Dans un objectif de structuration et de pilotage, les SNO sont désormais rassemblés par
l’INSU au sein d’Actions Nationales pour l’Observation (ANO). Ces regroupements en ANO
(voir figure 1) permettent à l’INSU d’afficher une logique de structuration qui soit en lien avec
d’autres actions nationales (SOERE, IR et TGIR du Ministère de la Recherche) ou
internationales (ESFRI ou organisations internationales) existantes ou en préparation. Ils
doivent également permettre de mieux partager objectifs et savoir-faire entre SNO d’un même
domaine.
Le présent document est une actualisation pour 2016 de la liste des SNO labélisés par
l’INSU. Elle prend en compte les avis émis par les commissions spécialisées qui se sont
prononcées en 2015 sur les labélisations des SNO. Ce document sert de référence pour les
soutiens de l’INSU, pour les directions des OSU, ainsi que pour les concours et évaluation des
personnels CNAP. En effet, le périmètre de labélisation d’un SNO est celui sur lequel le Conseil
National Des Astronomes et Physiciens s’appuie pour évaluer la mission « observation » des
personnels du corps des CNAP au moment de leur recrutement ou de leur évaluation.
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ASTRONOMIE-ASTROPHYSIQUE
L’astronomie est structurée autour de ses moyens nationaux, des moyens internationaux et
des grands projets de la discipline menés dans la majorité des cas à l’échelle internationale.
Ces moyens sous-tendent la recherche scientifique dans les différents domaines de la
discipline qui est organisée d’un point de vue technique pour les mener à bien dans les
meilleures conditions ; ils sont développés et mis en œuvre sur de longues périodes – à titre
d’exemple, les études du Very Large Telescope ont démarré vers 1980, la décision de
construction a été prise en décembre 1987, et le dernier des 4 télescopes a vu sa première
lumière en 2000 – et sont accessibles à toute la communauté scientifique française.
Les activités labélisées dans le cadre des missions de service en Astronomie couvre la
construction et l’opération d’instruments et des grands moyens d’observation et de surveillance
astronomiques ; la production, la distribution et la maintenance de logiciels ; la production de
grands relevés, de données d’observation ou de simulation ; le développement d’outils
d’archivage et de distribution des données et d’outils d’interrogation et de manipulation des
grandes bases de données hétérogènes.
Ces missions de service, déclinées en un ensemble de moyens instrumentaux, de centres
de traitement et d’archivage ou de pôles thématiques nationaux sont organisées selon six
Actions Nationales d’observation (ANO) :
Métrologie de l’espace et du temps (ANO1)
Instrumentation des grands observatoires au sol et spatiaux (ANO2)
Stations d’observation nationales et internationales (ANO3)
Grands relevés et sondages profonds (ANO4)
Centres de traitement et d’archivage de données (ANO5)
Surveillance solaire, relations Soleil-Terre, environnement terrestre (ANO6)
Ces services d’observation viennent souvent en appui, ou utilisent des moyens lourds sol et
spatiaux. Ceux-ci ont une durée souvent inférieure à celle des services eux-mêmes.
L’information détaillée se trouve en ligne sur le site web des services d’observation de
l’INSU/AA accessible via la base de données des SNO ( http://insu.obspm.fr/).
AA- ANO-1 Métrologie de l'espace et du temps
Le but de ce Service est l'établissement et le maintien des repères spatio-temporels. Cette
tâche traditionnelle de l'astronomie relève d'activités contractuelles vis-à-vis de l'état et
d’accords internationaux avec l'Union Astronomique Internationale et l'Union Géodésique et
Géophysique Internationale. Outre le développement, l’utilisation et la maintenance des
instruments, ainsi que la gestion et l’analyse des données nécessaires au Service, ce Service
d'Observation comporte :
• La réalisation et la mise à disposition de l’unité de temps, la seconde, et du temps
français,
• L’élaboration des systèmes de référence terrestres et célestes et leur raccordement qui
permet la mesure et l'étude de la rotation de la Terre, utiles à de nombreuses
applications scientifiques et sociétales,
• La publication des données astrométriques et des éphémérides utiles à de nombreux
organismes, au public ou aux astronomes eux-mêmes,
• La géodésie spatiale: établissement d'un système de référence vertical, essentiel
notamment pour le suivi du niveau des mers et la gravimétrie.
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Ce Service d’Observation à forte portée sociétale est en amont de pratiquement toute
observation astronomique. Il est intimement lié à la recherche fondamentale dans les domaines
spécifiques qui le sous-tendent (astrométrie de haute précision, mécanique céleste, métrologie
temps-fréquence, etc.). Il se trouve aux interfaces avec les sciences de la Terre (physique
interne, couches fluides, etc.) et avec la physique fondamentale (tests de la relativité générale,
etc.).
OSU responsables :
Institut d’Astrophysique de Paris, Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des
Éphémérides, Observatoire Aquitain des Sciences de l'Univers, Observatoire de la Côte d'Azur,
Observatoire Midi-Pyrénées, Observatoire de Paris, Observatoire des Sciences de l’Univers
THETA.
Paramètres mesurés :
Temps ;
Direction de l'axe de rotation de la Terre ;
Paramètres orbitaux de la Lune ;
Position des objets du système solaire ;
Position des sources extragalactiques de référence.
Autres organismes associés :
BIPM, Bureau des longitudes, CNES, ESA, EURAMET, GRGS, IGN, LNE.
Appartenance à un réseau international :
International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS), International Laser
Ranging Service (ILRS), International VLBI Service for Geodesy and Astrometry (IVS); ces
services étant eux-mêmes intégrés au World Data System de l'International Council of Science
(ICSU).
La liste des SNO entrant dans le cadre de l’ANO-1 est consultable via la base de données :
http://insu.obspm.fr.
AA-ANO2 Instrumentation des grands observatoires au sol et spatiaux
Ce Service porte sur la capacité des OSU de concevoir, exercer la maîtrise d’œuvre,
réaliser et assurer le fonctionnement d'instruments (en particulier focaux) pour les
infrastructures de recherche sol et les missions spatiales qui fournissent des données
accessibles à l'ensemble de la communauté. Il s'agit de moyens lourds, ouverts à l'ensemble de
la communauté française, ayant une visibilité internationale forte, et dont les données sont
rapidement rendues publiques.
La conception, la réalisation et l’opération d'instruments complexes au bénéfice d'une vaste
communauté représentent une tâche lourde, contraignante, et de longue haleine. De 5 à 10 ans
au minimum s'écoulent entre les premières phases de la réalisation d'un instrument et son
utilisation qui ensuite s’étend, elle aussi, sur plusieurs années. La phase de réalisation
instrumentale nécessite souvent, notamment dans le domaine spatial, un prolongement
opérationnel avec des activités concernant la préparation des séquences d’observation, les
opérations conduisant des données brutes aux données en grandeur physique, et leur mise en
forme.
Ce Service se situe en amont de l'essentiel des recherches en astrophysique, et nécessite
la participation active de chercheurs de haut niveau pour la définition, la réalisation, les tests,
l’étalonnage et, le cas échéant, pour assurer le fonctionnement des instruments une fois
construits. Pour les grands projets inscrits sur la feuille de route nationale des infrastructures de
recherche, le service peut comprendre les premières phases d’étude ainsi que des
développements technologiques préparatoires (à distinguer de la R&D amont) qui conditionnent
la maîtrise des performances de ces instruments. Ces activités préparatoires relèvent en priorité
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des personnels déjà en place dans les OSUs. Ce Service concerne également la fourniture de
logiciels d'acquisition et de réduction de données.
Le Service est structuré en deux volets :
II-1 Instrumentation des télescopes, sondes et observatoires spatiaux
Ce volet regroupe :
− Les moyens nationaux associés au CNES
− Les moyens internationaux de l’ESA associés au programme obligatoire (Cosmic Vision
ainsi que les missions en opération) et programme optionnel (ExoMars)
− Les projets dans le cadre d’accords bilatéraux
•
•
•
Spécificités : concepts instrumentaux (optiques, électromagnétiques, analytiques),,
détecteurs et électronique associée, électronique et logiciel embarqués, , miniaturisation
de composants et d'instrumentation, adaptation aux conditions extrêmes (particules,
radiations, pression, température etc.), dans un contexte où de nombreuses activités
sont sous-traitées dans l’industrie.
Champs d'action : maîtrise d'œuvre, aspects système, réalisation d'instruments
complets ou de sous-systèmes, intégration, tests et étalonnages, opérations et
segments sol.
Distribution géographique : Institut d'Astrophysique de Paris, Institut Pythéas,
Observatoire Aquitain des Sciences de l'Univers, Observatoire de la Côte d’Azur,
Observatoire Midi-Pyrénées, Observatoire de Paris, Observatoire des Sciences de
l'Univers EFLUVE, Observatoire des Sciences de l’Univers de Lyon, Observatoire des
Sciences de l'Univers en région Centre, Observatoire des Sciences de l'Univers de
Grenoble, Observatoire des Sciences de l'Univers Nantes Atlantique, Observatoire des
Sciences de l'Univers Paris Sud, Observatoire de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines;
laboratoire AIM au CEA.
II-2 Instrumentation des grands télescopes et interféromètres au sol
Ce volet regroupe :
− Les moyens des stations sur le territoire national (OHP, TBL, Station de Nançay)
− Les moyens des sociétés internationales (ILT, CFHT, THEMIS, IRAM, ESO, CTA, SKA)
− Les projets dans le cadre d’accords bilatéraux
Spécificités : haute résolution angulaire, haute dynamique, imagerie grand champ,
spectroscopie multi-objets et à intégrale de champ, instrumentation hétérodyne,
mitigation, réseaux phasés, caméras bolométriques, etc., dans un contexte où de
nombreuses activités sont sous-traitées dans l’industrie.
• Champs d'action : maîtrise d'œuvre, aspects système, réalisation d'instruments
complets ou de sous-systèmes, intégration, tests et étalonnages, développement de
logiciels d’acquisition et de réduction de données.
Distribution géographique : Institut de Physique du Globe de Paris, Institut Pythéas,
Observatoire de la Côte d'azur, Observatoire Midi-Pyrénées, Observatoire de Paris,
Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble, Observatoire des Sciences de l’Univers
de Lyon, Observatoire Aquitain des sciences de l’univers, Observatoire des Sciences de
l'Univers en région Centre ; laboratoire AIM au CEA.
•
Organismes associés : CEA, CFHT, CNES, ESA, ESO, ILT, IRAM
La liste des instruments qui entrent dans le périmètre de ce service suit la feuille de route
nationale des infrastructures de recherche et, pour les activités spatiales, le plan à moyen terme
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du CNES. Elle est recommandée, validée, maintenue à jour par la CSAA et rendue publique,
notamment via la base de données des services d’observation en Astronomie-Astrophysique
(http://insu.obspm.fr)..
AA-ANO-3 Stations d’observation
Les astronomes ont à leur disposition des moyens lourds nationaux ou internationaux dont
la gestion est une tâche souvent exigeante, et qui n'a pas de retour direct en termes de
publications. Pour reconnaître ce service à la communauté cette action comprend :
• la gestion des stations d’observation,
• les activités instrumentales qui leur sont propres,
• l’opération des instruments après leur mise en service,
• les actions amont qui visent la qualification et la protection des sites d'observation
existants et futurs, dans toutes les fenêtres spectrales (optique, radio)
Par contre, les activités liées à la réalisation des instruments eux-mêmes n’entrent pas
dans ce cadre et relèvent de l’ANO-2.
Le soutien apporté à ces moyens, qu'ils soient sol ou spatiaux, par des détachements ou
des mises à disposition dans les sociétés internationales permet d'en accroître le retour
scientifique ; il comporte une dimension de service, parfois très lourde, qui correspond à l’une
des missions du corps des astronomes.
La gestion de ces stations concerne non seulement les responsables de ces moyens
d'observation, mais aussi tous les astronomes qui y participent pour une fraction significative de
leur temps : par exemple les astronomes résidents (au CFHT ou à l'ESO) dont l'une des
missions est d'aider les observateurs à utiliser au mieux le temps qui leur a été alloué. Il est
donc vivement souhaitable de poursuivre et de renforcer la politique de détachements de
longue durée dans les agences et sociétés internationales, qui permettent aux astronomes
français d'intervenir dans la mise en place et l'exploitation des grands projets de la discipline.
OSU responsables :
Institut Pythéas, Observatoire Aquitain des Sciences de l'Univers, Observatoire de la Côte
d'azur, Observatoire Midi-Pyrénées, Observatoire de Paris, Observatoire des Sciences de
l'Univers en région Centre, Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble, Observatoire
des Sciences de l'Univers Paris Sud.
Autres établissements susceptibles d'accueillir des personnels CNAP : sociétés
internationales gérant les moyens lourds de l'astronomie (ESO, ESA, IRAM, CFHT).
Stations d’observation :
• Télescope Bernard Lyot au Pic du Midi,
• Télescope de 193 cm de l'Observatoire de Haute Provence,
• CFHT à Hawaii,
• Observatoires au Chili (ESO La Silla, ESO Paranal, ALMA Chajnantor),
• ALMA Regional Center France,
• IRAM (radiotélescope de 30 m, interféromètre du plateau de Bure),
• Radiotélescope de Nançay,
• LOFAR,
• THEMIS,
• Qualification et protection de sites d’observation
Organismes associés :
ESO, ESA, IRAM
OPTICON, RADIONET
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La liste des SNO entrant dans le cadre de l’ANO-3 est donnée est consultable via la base
de données : http://insu.obspm.fr
AA-ANO-4 Grands relevés, sondages profonds et suivi à long terme
Ce Service couvre :
• la définition et la conduite de grands programmes d’observations d’ampleur
internationale ayant pour but la cartographie du ciel dans différents domaines spectraux,
• le suivi temporel d’objets sur de longues échelles de temps,
• l’observation systématique de populations d’objets.
La mise à disposition de la communauté des données, de manière systématique et dans
les délais les plus courts possibles, constitue la mission de ce Service.
Les grands relevés et sondages profonds fournissent un relevé exhaustif des sources
jusqu'à une certaine brillance limite et permettent l'étude à grande échelle de l'univers, le
recensement de nouveaux types d'objets et de leurs stades évolutifs. Ils permettent des
mesures de variabilité dans l’espace et dans le temps (astrométrie, détection de supernovae,
d’astéroïdes etc.). Les grands relevés hyper-spectraux fournissent quant à eux des cubes de
données avec une dimension spectrale qui permettent une approche multi-traceurs des
processus astrophysiques, en particulier en radio-astronomie. Le suivi temporel d’objets connus
fournit des informations sur leurs caractéristiques physiques et leur environnement (e.g. objets
du système solaire, oscillations et champs magnétiques stellaires, détection de planètes
extrasolaires).
Les grands relevés sont donc une des principales sources des bases de données en
astronomie. Ce sont des entreprises lourdes, à la fois par le volume des données à acquérir, et
par le temps nécessaire à leur réalisation. Le temps de vie des données ainsi produites et
archivées est plus long encore (plusieurs dizaines d'années).
Les activités concernées couvrent la préparation initiale, la définition, la réalisation du
relevé proprement dit, la réduction des données, leur archivage et leur diffusion finale. Par
contre, la réalisation des instruments et leur opération relèvent du SO2. Un suivi d'une partie
des sources détectées sur des télescopes d'usage plus général est parfois nécessaire.
Pour les grands relevés : Brillance du ciel à une ou plusieurs longueurs d'ondes ou cube
hyper-spectral, d'où l'on peut extraire un catalogue conséquent de sources ponctuelles ou
étendues. Le suivi d'une partie de ces sources permet d'obtenir d'autres paramètres (spectre ou
décalage spectral par exemple). Pour le suivi temporel de sources : séries temporelles de
spectres ou d’images sur une longue période.
OSU responsables :
Éphémérides, Institut Pythéas, Observatoire Aquitain des Sciences de l’Univers, Observatoire
Astronomique de Strasbourg, Observatoire de la Côte d'Azur, Observatoire Midi-Pyrénées,
Observatoire de Paris, Observatoire des Sciences de l'Univers Paris Sud, Observatoire des
Sciences de l'Univers en région Centre, Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble,
Observatoire des Sciences de l’Univers THETA ; laboratoire AIM au CEA.
CFHT, ESO, CNES, CEA, ESA
La liste des relevés rentrant dans le cadre de l’ANO-4 est consultable via la base de
données : http://insu.obspm.fr/
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AA-ANO-5 Centres de traitement, d'archivage et de diffusion de données
Les grands observatoires astronomiques au sol et spatiaux fournissent des volumes
importants de données rendues publiques après une courte période d'exclusivité. Cette
diffusion rapide à l'ensemble de la communauté vise à maximiser le retour scientifique
d'investissements lourds. Cela n'a de sens que si ces données sont traitées, documentées et
facilement accessibles pour être utilisées par une large communauté dans une vision intégrée
des phénomènes observés.
Le service SO5 recouvre trois types d’activités : le traitement de données, leur archivage et
la diffusion au sein de structures dédiées qui possèdent les expertises et ressources
nécessaires. Documenter, valider et apporter de la valeur ajoutée aux données sont des
éléments essentiels de ces activités.
• Le traitement des données recouvre le développement des chaînes de traitement
systématique et la production de données de haut niveau pour la communauté.
• L'archivage assure la pérennisation des données produites sur des durées allant bien au
delà de la durée de vie des instruments.
• La diffusion repose sur une description standardisée des données pour en permettre
l'accès et la manipulation facilitée via les observatoires virtuels et leurs développements.
Pour valoriser les observations, la communauté peut avoir besoin de données de
références issues de calculs théoriques, d'expériences, ou de simulations accompagnés des
outils nécessaires à leur exploitation. Les besoins peuvent également concerner l'accès à des
codes numériques de référence. La production systématique de ces données, leur diffusion et
leur documentation relèvent du SO5, tout comme la mise à disposition de ces codes, leur
maintenance et le support aux utilisateurs. De même, les activités de compilation de données et
d'informations, entre autres issues de la bibliographie, relèvent de ce service d'observation.
Pour garantir la qualité des services et assurer leur développement, leur évolution et leur
haute disponibilité, les activités du SO5 nécessitent des expertises et des moyens humains
ainsi que matériels suffisants. Elles sont organisées par conséquent en structures à
rayonnement international et s'inscrivent à la fois dans des pôles thématiques nationaux et des
centres d’expertise régionaux.
Les centres d’expertise régionaux disposent de la masse critique suffisante et des
expertises scientifiques et techniques requises pour assurer le développement, la maintenance
et la pérennisation des services SO5 au sein des OSU. Ces centres peuvent être multithématiques et devront disposer d'une structure de pilotage. Les pôles thématiques peuvent
être répartis entre plusieurs OSU et sont développés au sein de différents centres d’expertise
régionaux. Ils regroupent au niveau national les services SO5 d’une même thématique et
doivent être pourvus d’une structure de pilotage.
OSU responsables :
Éphémérides, Institut Pythéas, Observatoire Astronomique de Strasbourg, Observatoire
Aquitain des Sciences de l’Univers, Observatoire de la Côte d'Azur, Observatoire des Sciences
de l'Univers de Lyon, Observatoire Midi-Pyrénées, Observatoire de Paris, Observatoire des
Sciences de l'Univers de Grenoble, Observatoire des Sciences de l'Univers OREME,
Observatoire des Sciences de l'Univers Paris Sud, Observatoire des Sciences de l'Univers
THETA..
CEA, CFHT, CNES, ESA, ESO, CNES, IRAM
Les centres de données sont développés en partenariat avec des structures européennes
et internationales (IVOA, IPDA, VAMDC, SPASE) et dans le cadre de projets (FP7, Horizon
2020, etc).
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http://insu.obspm.fr/
AA-ANO-6 Surveillance du Soleil et de l'environnement spatial de la Terre
Les objets géocroiseurs et les débris en orbite ainsi que les phénomènes se produisant à la
surface du Soleil, dans le vent solaire ou l'environnement ionisé de la Terre sont susceptibles
d'affecter les performances et la fiabilité de dispositifs sol et spatiaux, de mettre en danger la vie
ou la santé humaine. Leur prévision opérationnelle et leur surveillance systématique font l'objet
d'un intense développement dans tous les pays et particulièrement en Europe dans le cadre du
programme SSA (Space Situational Awareness) de l'ESA. Elles constituent la mission du
service d'observation SO6 qui a, outre ses aspects sociétaux, des retombées scientifiques
importantes, en particulier sur la compréhension des cycles solaires, sur la physique des
relations entre l'héliosphère et la Terre, et sur la dynamique de l'environnement spatial de la
Terre. La surveillance à long terme fournit de plus les données nécessaires pour explorer
d’autres relations entre le Soleil et la Terre, comme par exemple la contribution potentielle de
l’activité solaire à l’évolution du climat.
Il existe quatre grandes sources de perturbations externes de l'environnement terrestre.
Trois sont d'origine naturelle : l'activité solaire qui génère des perturbations par les
rayonnements X/UV, les particules de haute énergie et les éjections de masse ; le couplage
vent solaire / magnétosphère qui provoque des orages géomagnétiques associés à des
perturbations électromagnétiques et la génération de particules énergétiques ; les astéroïdes,
comètes et autres petits corps du système solaire susceptibles d'entrer en collision avec la
Terre. Une quatrième source de risques provient des débris d'origine artificielle qui représentent
également un risque croissant de collision pour les véhicules en orbite et la présence de
l'homme dans l'environnement spatial de la Terre. Pour ces quatre sources de perturbations, la
mesure continue et systématique, leur caractérisation en temps réel ou sur de grandes échelles
de temps, leur modélisation, leur prévision, ainsi que l'étude de leurs effets sur l'environnement
constituent le cadre du Service d'Observation SO6, tout comme la mise en accès des produits
qui en résultent. La surveillance de l'environnement naturel et artificiel de la Terre nécessite les
compétences des astronomes, fait appel à leurs moyens d'observation et de simulation, et
présente un fort impact économique et humain (perturbations de trajectoires, collisions dans
l'espace, perte de missions, etc.). Les astronomes sont seuls en mesure de faire bénéficier
cette activité des progrès faits dans la recherche. Ils développent aussi des outils – tels des
méthodes de reconnaissance automatisée de structures ou des codes de simulation – qui
seront essentiels pour les activités opérationnelles et de prévision.
Tâches relevant du Service d'Observation SO6 :
• Le suivi systématique et/ou en temps réel du soleil et de l’environnement spatial depuis
le sol ou depuis l'espace,
• La prévision de l’activité solaire et des conditions de l'environnement spatial,
• La production d’indices géophysiques ou solaires et autres grandeurs caractéristiques
utiles à la météorologie de l’espace,
• La surveillance des objets géocroiseurs, météoroïdes et débris impliquant le suivi et la
caractérisation des objets et la gestion de bases de données orbitales et physiques
nécessaires à la prévention des risques, et la prévision des rencontres avec les essaims
météoritiques.
Indices d'activité solaire ; images multi-longueurs d’onde du soleil entier et spectres
électromagnétiques ; magnétogrammes du soleil ; mesures plasma in situ dans le vent solaire
ou l'environnement des planètes ; mesures du rayonnement radio émis par le soleil et les
planètes ; indices géomagnétiques et ionosphériques ; positions et trajectoires de petits corps
géocroiseurs du système solaire et des débris artificiels.
13
OSU responsables :
École et Observatoire des Sciences de la Terre de Strasbourg, Observatoire MidiPyrénées, Observatoire de Paris, Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre,
Observatoire des Sciences de l'Univers Paris Sud, Observatoire de Versailles Saint-Quentin-enYvelines.
CNES, ESA, France Télécom, IPEV, IRSN, Météo-France, NASA, ONERA.
Certains services sont intrégrés dans le World Data System (WDS) de l'International
Council of Science (ICSU), NMDB (Neutron Monitor DataBase), SSA (ESA, Space Situational
Awareness). MPC/IAU (Minor planet center de l’UAI). Les projets de coopération Européenne
(FP6, FP7) ont largement contribué à développer les activités de surveillance et d'applications.
http://insu.obspm.fr/
14
OCEAN, ATMOSPHERE et CLIMAT
Le système climatique est un système très complexe dont le comportement naturel peut
être perturbé par les activités humaines.
Au cours des dernières décennies, une stratégie internationale s’est mise en place pour
acquérir les données nécessaires à la description du système global, pour analyser les
processus majeurs qui interviennent et pour quantifier leur rôle. Cette organisation
internationale s’est développée à l’origine au travers du Programme International GéosphèreBiosphère (PIGB), dont le relais a été pris par le programme Future Earth, et du Programme
Mondial de Recherche sur le Climat (WCRP), auxquels la France participe, grâce en particulier
aux Programmes nationaux de l’INSU.
Ces actions ne ressortent pas directement d’une obligation contractuelle avec l’Etat,
mais, en raison des conventions internationales et des directives européennes, il est
indispensable de disposer des évaluations scientifiques fondées sur des observations et utiles
pour les représentants français dans les conventions internationales sur le climat et le
développement durable.
La communauté scientifique est souvent sollicitée pour évaluer les conséquences à long
terme du changement global ou l’effet des perturbations anthropiques, avec l’objectif de
prévoir, à l’échelle du siècle, l’évolution et le devenir de la planète Terre et d’évaluer l’impact de
certains événements naturels sur la société.
De plus, certaines observations récurrentes, à plus ou moins haute fréquence, et à long
terme, sont rendues nécessaires par l’étude de la dynamique des processus, avec souvent un
vision régionale ou globale, mais aussi locale.
Toutes ces raisons amènent à la nécessité de disposer de séries de données de longue
durée afin de mieux appréhender le fonctionnement de systèmes naturels complexes. Ces
séries sont acquises par l’INSU grâce à des services nationaux d’observation labélisés dont
une majorité fait partie de réseaux internationaux. Dans ce contexte l’INSU labélise des
Services Nationaux d’Observation, le plus souvent organisés en réseau, chacun destiné à la
mesure d’un nombre limité de paramètres océaniques ou atmosphériques, ainsi que des Sites
Nationaux Instrumentés qui regroupent sur un même site une grande variété d’instrumentation
et de mesures atmosphériques destinées à des analyses sur le long terme.
Il faut rappeler que dans le domaine de l’océan, de l’atmosphère et du climat il existe
d’autres Services d’observation dits « opérationnels » qui correspondent aux missions
spécifiques de certains organismes. On peut citer par exemple :
• Météo-France, pour le réseau de mesures météorologiques, liées au réseau mondial
d’observation ;
• IFREMER, pour les réseaux de surveillance du milieu marin : RNO (pour la qualité du
milieu marin) ; REMI (pour la qualité micro-biologique) et REPHY (réseau pour le
phytoplancton).
• Les Associations locales mises en place par la Loi sur l’Air, pour la surveillance de la
qualité de l’air autour des centres urbains.
Enfin, l’importance de la modélisation numérique dans la recherche a amené l’INSU à
soutenir un nombre restreint de codes numériques à vocation communautaire, dans le but de
lui permettre de rester au plus haut niveau dans la compétition internationale.
Ces services labélisés sont régulièrement évalués par la commission spécialisée OcéanAtmosphère (CSOA), qui est une commission inter-organismes coordonnée par l’INSU. Ceux
qui ne remplissent pas, ou plus, le cahier des charges d’un service labélisé sont arrêtés alors
que de nouveaux peuvent émerger.
15
Les services labélisés se fédèrent progressivement en infrastructures nationales dans la
feuille de route IR/TGIR du MENESR. C’est ainsi qu’en décembre 2015, pour le domaine océan
atmosphère, 3 nouvelles IR ont été labélisées par le MENESR ; elles ont pour objet de fédérer
les services labélisés par l’INSU ou ses partenaires (briques de bases) relevant du domaine
côtier et littoral (IR I-LI-CO), du domaine des sciences de l’atmosphère (IR ATMOS), et du
domaine de la modélisation climatique (CLIM ERI). Le financement de ces IR relève toujours
principalement des organismes via les soutiens accordés aux services labélisés (briques de
base), mais il est espéré que le fonctionnement général de l’infrastructure (animation, travail
transverse …) sera soutenu par des crédits SOERE et/ou IR du MENESR
Dans le domaine océan/atmosphère, les évolutions suivantes sont à signaler à partir de début
2016 :
délabélisation des services PAES (pollution atmosphérique à échelle synoptique) et
CESOA (cycle atmosphérique du soufre),
nouvelle labélisation de CLAP (contribution française à l’infrastructure européenne
ACTRIS sur les aérosols atmosphériques),
nouvelle labélisation de deux sites instrumenté (Maïdo-La Réunion, et CRA-Lannemezan)
évolution du service INDAF (International Network of Deposition and Atmospheric
chemistry in Africa)
AO-ANO-1 : SERVICES DE SURVEILLANCE DE L’ATMOSPHERE
I-I : INDAF : “International Network of Deposition and Atmospheric chemistry
in Africa”
Ce service est dédié au suivi à long terme de la composition chimique de l’atmosphère et des
flux de dépôts atmosphériques, qui permet de documenter et de comprendre les relations
existantes entre les émissions des différents composés, leur transport, leur transformation
physico-chimiques jusqu’à leur dépôt. Ces dépôts, secs et humides, constituent la dernière
étape du cycle biogéochimique de tout composé ayant un impact important sur les différents
écosystèmes aquatiques ou terrestre. C’est cette notion de cycle biogéochimique des
composés atmosphériques à courte durée de vie qu’il convient d’observer à long-terme.
L'observation à long-terme est également rendue indispensable par l'accroissement de la
pression anthropique dans cette région, et des modifications qu'elle induit en zones rurales
(culture/pâture/feux de biomasse/transport des polluants des mégacités africaines)
OSU responsable :
Observatoire Midi-Pyrénées, et EFLUVE.
Chaque station est pourvue d’un collecteur de pluies, de collecteurs d’aérosols et de
capteurs passifs de gaz. Les mesures réalisées concernent la chimie des précipitations, les flux
de dépôts humides et la masse totale des aérosols; le carbone, les acides organiques, les
composés soufrés et azotés des gaz.
Implantation des sites :
Le nombre total de sites est de 8 en Afrique de l’Ouest et centrale (Mali, Niger, Côte
d’Ivoire, Sénégal, Bénin, Congo, Cameroun). Ce réseau es complété par des stations
partenaires en Afrique du sud et en Tunisie
16
Base de données :
Site internet et d’une base de donnée propre mise en œuvre et gérée par par le Service de
Données de l’OMP (SEDOO)
Autre organisme impliqué :
IRD, ICTP
Appartenance à des réseaux internationaux :
IGAC-DEBITS, GAW et SDS-ASS de l’OMM.
I-2 : IAGOS (In service Aircraft for a Global Observation System)
De nombreuses questions ont été soulevées ces dernières années à propos de la
composition de l'atmosphère : évolution et bilan de l'ozone et de ses précurseurs dans la haute
troposphère et la basse stratosphère, mécanismes et bilan des échanges
stratosphère/troposphère, climatologies de O3 et H2O dans la troposphère et basse
stratosphère, impact des activités humaines dont en particulier celui des avions subsoniques,
importance réelle de la combustion de la biomasse aux tropiques et dans l'hémisphère sud,
cycle de la vapeur d'eau et impact sur la chimie atmosphérique notamment aux tropiques...
Le Service d'Observation IAGOS, opérationnel depuis 1994, (initialement sous le nom de
MOZAIC), permet de réaliser à bord de 5 avions de ligne Airbus A340 ou A330, exploités par
plusieurs compagnies aériennes (Lufthansa, Air France, China Airlines (Taïwan), Cathay
Pacific, Iberia) des mesures automatiques d’ozone, de vapeur d’eau, de monoxyde de carbone,
de température et de NOy (1 avion), entre le sol et 12 km d'altitude avec une très large
couverture spatiale (130°Ouest-150°Est) et temporelle (2700 vols/an) liée à l'exploitation
commerciale de ces longs courriers.La flotte équipée augmente régulièrement et prévoit de
plafonner à une vingtaine d’avions en 2025.
Il s’agit d’une infrastructure internationale à statut AISBL dont la France assure la
coordination scientifique et le leadership technique. La partie française est à la fois un SNO et
une IR labélisée.
OSU responsable :
Observatoire Midi-Pyrénées.
Ozone, vapeur d’eau, CO, NOy.
Base de données :
La base de données est disponible sur le site http://www.iagos.fr/ et/ou via http://www.pole-‐
ether.fr/, après autorisation.
Autres organismes impliqués :
Météo-France, Université de Manchester, MPG-Iena Allemagne, Forschungszentrum,
Julich, Allemagne.
Implication dans un réseau international:
IAGOS est aujourd'hui une des principales infrastructures de recherche européennes en
environnement classée sur la feuille de route ESFRI avec un statut AISBL. Au niveau national,
c'est un Service d'observation de l'INSU-CNRS (label acquis depuis 1994 sous le nom de
MOZAIC). Depuis 2010, IAGOS est classé IR (Infrastructure de recherche) par le MESR
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I-3: NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change)
Le NDACC (Network for Detection of Atmospheric Composition Change), anciennement
NDSC (Network for Detection of Stratospheric Change), est un réseau international de
surveillance sur le long terme de la stratosphère et de la haute troposphère créé en 1991. Il a
pour objectifs la détection des changements de composition chimique et de température
d’origine naturelle ou anthropique ainsi que l'étude des interactions entre chimie et climat, et la
validation sur le long terme des observations des mêmes paramètres par les nombreux
satellites mis en orbite depuis lors. Les activités françaises composent le Service d’Observation
NDACC-France du CNRS /INSU coordonné au niveau national par l’Observatoire de l’université
de Versailles Saint-Quentin (OVSQ)
. Les objectifs scientifiques sont :
• De quantifier la variabilité de la stratosphère et comprendre les mécanismes physicochimiques mis en jeu
• D’identifier les évolutions liées aux émissions anthropiques
• D’établir une base de données permettant d’étalonner les instruments embarqués sur
les satellites et de tester les modèles numériques.
OSU responsable:
OSU VSQ
Autres OSU participants :
Institut Pierre-Simon Laplace, OSU Pythéas, OMP et OSU-Réunion.
Paramètres mesurés:
Les équipes françaises contribuent par des observations incluant : des profils verticaux de
température, d’ozone et d’aérosols par lidar ; des profils d’ozone par radio-sondage ; des
colonnes d’ozone et de NO2 à l’aide de spectromètres UV-Visible SAOZ ; des colonnes
d’ozone à l’aide d’instruments Dobson (dont un instrument NOAA à l’OHP) ; des mesures de
rayonnement solaire ultraviolet et de colonne d’ozone à l’aide de spectro-radiomètres ; des
profils de vapeur d’eau par radiométrie micro-ondes et lidar Raman ; des mesures de CH4, HCl,
HF, CO, N2O par spectromètre FTIR (instrument IASB à l’île de La Réunion).
Implantation des sites:
Observatoire de Haute Provence, Villeneuve d’Ascq, Lannemezan, La Réunion, Bordeaux,
Briançon, Dumont D’Urville + les stations du réseau SAOZ (système d’analyse par observation
zénithale) comprenant Scoresbysund au Groenland, Andøya en Norvège, Sodankyla en
Finlande, Zhigansk et Salekhard en Russie, Bauru au Brésil, Kerguelen, Rio Gallegos en
Argentine et Concordia-Dôme C en Antarctique.
Base de données :
La base de données est
http://www.ndsc.ncep.noaa.gov..
disponible
sur
le
site
du
réseau
international
Autres organismes impliqués:
IPEV, CNES, ADEME, Météo-France, Région La Réunion.
Appartenance à un réseau international:
NDSC/WMO/GAW
I-4 : PHOTONS/AERONET (Observatoire de Recherche sur les Aérosols)
Les propriétés optiques et microphysiques des aérosols, intégrées sur la colonne
atmosphérique, sont quotidiennement mesurées ou déterminées en chaque point du réseau
AERONET (AERosol Robotic NETwork) dédié à la caractérisation et la surveillance des
18
aérosols et initié au début des années 1990, par les laboratoires Goddard Space Flight Center
(GSFC) de la NASA et LOA de USTL/CNRS. Cet énorme travail de collecte de données et
d'interprétation est nécessaire pour la compréhension du rôle des aérosols dans le climat et la
qualité de l'air. Il est aussi très important pour l'évaluation des mesures radiatives effectuées
depuis les satellites et les paramètres aérosols qui en sont dérivés. Le SNO a pour mission de
mesurer le plus précisément et fréquemment possible l’épaisseur optique d’extinction en
aérosol et les luminances spectrales descendantes.
Laboratoire responsable :
Laboratoire d’Optique Atmosphérique de Lille
Paramètres mesurés depuis 1992:
• Mesures du champ de rayonnement descendant diffusé par l'atmosphère (i) spectral de 440
à 1020 nm), (ii) angulaire dans l'almucantar, plan principal solaire, (iii) état de polarisation à
870 nm dans le plan principal solaire. Fréquence : 10 à 20 par jour si ciel dégagé des
nuages.
• Mesures de l'éclairement solaire direct (toutes les 15 minutes) de 340 à 1020 nm (de 4 à 9
longueurs d'onde selon les instruments).
• Paramètres radiatifs dérivés (propriétés optiques et microphysiques aérosols + vapeur
d’eau) :
o Epaisseur optique d'extinction, de diffusion, d'absorption entre 440 et 1020 nm
(extinction du faisceau solaire),
o Distribution en taille relative à la colonne atmosphérique,
o Concentration en volume et rayon modal associé pour le mode fin et le mode
grossier,
o Albédo de diffusion simple (absorption des particules) de 440 à 1020 nm,
o Indice de réfraction de 440 à 1020 nm,
o Fonction de phase naturelle et facteur d’asymétrie de 440 à 1020 nm,
o Contenu en vapeur d'eau intégré verticalement, déduit des mesures
photométriques à 940 nm.
Le réseau global s'est progressivement enrichi via des collaborations nationales et
internationales. Il comprend aujourd’hui une trentaine de sites. (voir leur description dans).
http://loaphotons.univ-lille1.fr/
Base de données :
les paramètres sont accessibles en temps réel (h+2) et sont publics. Charte d’utilisation à
respecter.
Le
cœur
de
la
base
de
données
est
situé
à
http://aeronet.gsfc.nasa.gov/new_web/data.html.
CNES, IRD, NASA, Météo-France, Institut Météorologique Espagnol.
AERONET (AErosol RObotic NETwork, environ 300 sites permanents répartis sur l’ensemble du globe), PHOTONS est la composante française du réseau. Le SNO pilote l’infrastructure AERONET-‐
EUROPE (soutien à ACTRIS) sous la forme d’un accès transnational. Autres collaborations :
Espagne, Russie, Chine
19
I-5 : ICOS (integrated Carbon Observation System)
ICOS est une infrastructure européenne à statut d’ERIC, inscrit sur la feuille de route
ESFRI. Au niveau Français ICOS-France est aussi une TGIR (Très Grande Infrastructure de
Recherche), labélisée par le MENESR. La partie ICOS-atmosphère (également appelée
RAMCES) dispose en outre d’une labélisation en tant que SNO.
ICOS a pour objectif scientifique la description des cycles biogéochimiques des principaux
gaz à effet de serre additionnel (CO2, CH4, N2O, SF6) et la quantification des bilans de carbone
à l’échelle régionale.
Concernant le compartiment « atmosphérique » ICOS vise au suivi à long terme des
concentrations atmosphériques des gaz à effet de serre additionnel et à une modélisation
inverse du transport atmosphérique. Dans ce cadre, le SNO ICOS/RAMCES assure le suivi en
continu du CO2 et du Radon-222 dans 5 stations: Ile d’Amsterdam, Mace Head, Puy de Dôme,
Saclay, Montpellier (site de Puéchabon). Les composés CH4, N2O, SF6, CO et isotopes du CO2
sont analysés au laboratoire central de Saclay, sur des échantillons d'air prélevés régulièrement
dans les stations, ainsi que dans une quinzaine de sites de surface et aéroportés. Les
instruments utilisés pour l'analyse des échantillons permettent aussi un suivi quasi-continu de
l'air ambiant à Saclay.
OSU responsable:
OVSQ, lien fort avec le TGIR ICOS
Autres OSUs impliqués :
OMP, PYTHEAS, OPAR, OPGC
Implantation des sites
Trainou (France), Biscarrosse (France), Hanle (Inde), Puy-de-Dôme (France), Hegyhatsal
(Hongrie), Ivittuut (Groënland), Lampedusa (Italie), Lutjewad (Pays-Bas), Cabauw (Pays-Bas),
Bialystok (Pologne), Egham (Royaume Uni), Pallas (Finlande), Kasprowy Wierch (Pologne),
Angus (Royaume Uni), Ochsenkopf (Allemagne), Gif-sur-Yvette (France), Mace Head
(Irelande), La Muela (Espagne), Lamto (Côte d’Ivoire), Guyaflux (Guyanne Française), Ispra
(Italie), Jungfraujoch (Suisse), Ile de l’Ascension (Royaume Uni).
Paramètres mesurés:
CO2, CH4, N2O, SF6, H2, CO, Radon-222, isotopes 13C et 18O du CO2.
Base de données
https://ramces.lsce.ipsl.fr/ https://icos-‐atc-‐demo.lsce.ipsl.fr/ https://ghg-‐europe.lsce.ipsl.fr/ http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/globalview/co2/co2_intro.html
INRA, CEA, UVSQ, ANDRA
Appartenance à des réseaux internationaux:
ICOS, GAW/WMO 20
I-6- CLAP (CLimate relevant Aerosol Properties from near surface
observations)
Nouveau service labélisé à partir de 2016.
Les aérosols atmosphériques ont été identifiés comme variables climatiques essentielles
par les programmes internationaux, notamment GCOS (Global Climate Observing System) et
GAW (Global Atmosphere Watch). L’objectif de CLAP est de contribuer au suivi de cette
variable à partir de mesures régulières. Les observations de ce service doivent servir à évaluer
dans un contexte de changement climatique
l’évolution sur le long terme de certaines sources importantes de l’aérosol,
l’évolution long terme de la charge en aérosol pour différentes classes de taille et pour
différentes espèces chimiques,
les rétroactions éventuelles de l’aérosol vers le climat à travers ses propriétés optiques et
de noyau de condensation nuageuse
Ce service complète le paysage national des SNO pour le suivi de la composition
atmosphérique et s’intègre dans la nouvelle structuration proposée du SOERE-ATMOS et de
l’IR-ATMO. CLAP fait partie de la contribution française à l’Infrastructure de Recherche
Européenne ACTRIS-ERI, soumise pour intégration à la feuille de route ESFRI.
OSU responsable :
OPGC
Aérosols : granulométrie, nombre par classe granulométrique, composition chimique,
propriétés optiques,
Le SNO CLAP regroupe 5 sites d’altitude variant de 1465 m à 5240 m au-dessus du niveau
de la mer, et deux sites de plaine, situés sur 4 continents différents. Les sites d’altitude peuvent
se trouver soit en couche limite atmosphérique (CLA), soit en troposphère libre (TL) selon les
conditions atmosphériques et l’altitude des stations.
Il s’agit du Puy de Dôme, Maïdo, Pic du Midi, Népal (vallée de Khumbu à 5079 m),
Cordillère des Andes bolivienne (à 5240 m), le SIRTA, l'Observatoire Pérenne de
l’Environnement (OPE) (point haut à près de 395 m entre le centre du bassin parisien et les
Vosges)
Base de données :
http://ebas.nilu.no.
INERIS, ANDRA
ACTRIS, GAW
21
AO-ANO-2: SERVICES D’OBSERVATION DE L’OCEAN
II-1 :OISO/CARAUS (Océan Indien Service d’Observation / Carbon Austral)
L'observation et la compréhension des variations saisonnière, inter-annuelle et décennale
du cycle du carbone océanique sont primordiales pour estimer les bilans de carbone à l'échelle
planétaire et paramétrer puis valider les modèles climatiques prédictifs. Dans ce contexte, les
observations répétées OISO permettent d'accroître nos connaissances sur les flux air-mer de
CO2, les mécanismes internes océaniques associés, leurs variabilités et évolutions (régulation
de l'accroissement du CO2 atmosphérique par l'océan et piégeage du CO2, cycles
biogéochimiques); elles permettent également de détecter les impacts anthropiques dans
l'océan (acidification) ou d'identifier quels sont les modes de rétroactions attendus dans un
contexte
de
changement
climatique
(réchauffement,
stratification,
changements
d'écosystèmes); enfin, elles sont utilisables pour qualifier certains capteurs spatiaux, et
initialiser ou valider les modèles de prédiction climatique.
OSU responsable :
Ecce Terra
Zone d'étude :
Le programme OISO/CARAUS vise à maintenir sur une longue durée l'observation des
propriétés océaniques et atmosphériques liées au cycle du carbone dans l'Océan Indien Sud et
l'Océan Austral pour échantillonner 17 stations.
Les mesures de surface en continu, discrètes et dans la colonne d'eau (stations) sont
effectuées pour de nombreuses propriétés hydrologiques et chimiques (pCO2, DIC, TA,
fluorescence, oxygène, C13 et O18, sels nutritifs, chlorophylle∑). Des échantillons
atmosphériques sont également prélevés durant OISO/CARAUS afin de compléter le réseau
d'observation ICOS/RAMCES dans le secteur des Iles Australes. Les instrumentations mises en
œuvre sur les navires (NDIR, potentiométrie∑) sont référencées aux standards internationaux.
Base de données :
Les données sont rassemblées sur le site http://caraus.ipsl.jussieu.fr/. Les données de CO2
océaniques sont disponibles au CDIAC (Carbon Dioxide Information Analysis Center) sur le site
http://cdiac.ornl.gov/oceans/home.html. Des données d'hydrologie sont disponibles au SISMER
(IFREMER).
IPEV, Universités
Appartenance à un réseau international:
SOCAT, CARINA/GLODAP .
II-2 : MOOSE (Mediterranean Ocean Observing System on Environment))
MOOSE constitue un réseau d’observation, multi-sites et intégré, afin d’observer sur le long
terme les effets du changement climatique et ceux induits par les activités anthropiques en
Méditerranée Nord-Occidentale. MOOSE, assure l'interopérabilité, l'intercalibration et la
maintenance d'un parc instrumental commun. Sur ces deux axes, MOOSE est destiné à devenir
la composante française d’un réseau méditerranéen d’observation marine intégré pour
l’ensemble du bassin. Le réseau MOOSE constitue également le segment marin des
observations sur le long terme dont le méta-programme MISTRALS a besoin pour conduire ses
observations intensives. Pour un certain nombre de paramètres clés, MOOSE peut être
considéré comme la « Long Observation Period » (LOP) des programmes HYMEX, MERMEX
22
et CHARMEX, mais les données de MOOSE ont bien sûr vocation a été valorisées bien au-delà
de MISTRALS.
MOOSE est actuellement un SOERE et un SNO (labélisation début 2016). Il est appelé à
s’intégrer dans la nouvelle IR littorale et côtière (IR I-LI-CO).
OSU responsable :
OSU Pythéas
Autres OSUs impliqués
OOV, LOV, Ecce Terra
DYFAMED/BOUSSOLE au large de Villefranche sur Mer, ANTARES au large de Toulon et
MOLA au large de Banyuls), ainsi que à partir de radiales de gliders, des mersures de radars
HF, et diverses autres stations de mesures.
Paramètres mesurés
Site marin : Profils mensuels CTD O2 Fluorescence ; mesures sur échantillons prélevés à
24 profondeurs (O2, nutritifs (nitrates, nitrites, phosphates, silicates), pigments (HPLC), CHN,
TCO2 ,alcalinité, profil de production primaire, biomasses de zooplancton (filets 0-200m), et de
bactéries (cytométrie) ; Flux particulaires : masse, C, N (pièges à particules à 200 et
1000m, pas de temps de 8 à 15 jours) ; météorologie (données horaires de la bouée « Côte
d’Azur », vent vitesse et direction, température air, eau ; pression atmosphérique.
Site atmosphérique : Dépôt atmosphérique total (dépôt sec et pluies) : Na, Al, Zn (ICPAES).
Base de données :
Les données sont disponibles sur les sites http://www.obs-vlfr.fr/jgofs2/sodyf/home.htm (en
rénovation) et http://www.obs vlfr.fr/cd_rom_dmtt/dyf_main.htm (données antérieures à 2000).
IFREMER, Météo-France, AIEA (Monaco), IRSN, CORIOLIS
Réseau OCEANSITES (International Ocean Timeseries Observatory System) et I-MOOSE
qui s’appuie pour l’instant sur trois programmes européens EuroARGO, EuroSITES. EGO
(European Gliders Observatories).
II-3 : SSS (Service d’Observation de la Salinité des Océans, Sea Surface
Salinity)
La salinité de surface1 des océans (SSS ou Sea Surface salinity) est mesurée par les
océanographes depuis plus d’un siècle. Sa variabilité spatiale et temporelle fut, à l’origine,
analysée pour tenter d’améliorer les pêches, puis comme traceur ‘passif’ permettant d’identifier
des masses d’eaux. Ce n’est que vers le milieu du XXéme siècle que les océanographes ont
utilisé la SSS afin d’en déduire des informations qualitatives sur la variabilité du climat et du
cycle de l’eau (cf. Wust, 1964 ; Smed, 1943). Faisant suite à de nombreuses études et
publications, la SSS est aujourd’hui une des variables climatiques essentielles2 dont
l’observation pérenne est recommandée par les grands programmes internationaux placés sous
l’égide du Programme Mondial de Recherche sur le Climat (PMRC) de l’Organisation
Météorologique Mondiale (http://www.wmo.ch). La pérennité d’observation sur de longues
échelles de temps fait également partie des recommandations fortes issues de la conférence
internationale Oceanobs09. L’importance de la SSS pour la compréhension de la variabilité du
climat et du cycle de l’eau, en particulier dans le contexte actuel du réchauffement global, a de
23
surcroît motivé le développement récent de programmes ambitieux de mesures de la SSS
depuis l’espace, via les satellites SMOS (Kerr et al., 2001) et Aquarius (Lagerloef et al., 2008)
des agences spatiales européennes (ESA) et américaines (NASA). Au cours des 40 dernières
années, s’appuyant sur la collecte de mesures in situ de SSS réalisées pour la plupart à partir
de bateaux marchands, les océanographes français ont contribué de manière significative à
renforcer l’intérêt scientifique de la communauté internationale pour cette variable. C’est dans
ce contexte que l’INSU continue de labéliser le SNO SSS.
OSU responsable :
Observatoire Midi-Pyrénées
Implantation des sites
Les mesures de SSS sont obtenues à partir de thermosalinographes (TSG) installés en salle
machine de navires marchands. En moyenne, une douzaine de navires collectent des mesures
et trois ont été nouvellement équipés depuis 2010 pour assurer cette continuité. Le choix des
routes maritimes sélectionnées repose sur des critères scientifiques liés aux études de la
variabilité climatique et du cycle hydrologique marin à ‘grande’ échelle spatiale, pour des
échelles temporelles saisonnière à décennale ainsi que des tendances climatiques, pour les
régions tropicales des océans Pacifique, Atlantique et Indien, pour l’Atlantique Nord et l’Océan
Austral.
Paramètre mesuré :
Température et salinité de surface de l’océan, pCO2
Base de données :
Les données sont disponibles via ftp ou via une interface web. (Voir http://www.legos.obsmip.fr/observations/sss/, lien « data delivery »).
Organismes impliqués :
IRD, IPEV, IRD, IPEV, CSIRO
Réseau GOOS, programme GOSUD (www.gosud.org)
II-4 : SOMLIT (Service d’Observation en Milieu LIToral)
SOMLIT est un SNO constitué par l’action coordonnée de 9 stations marines. Il a pour but,
via l'observation systématique et coordonnée de sites littoraux au niveau national,
d'homogénéiser l'acquisition d'un corps de paramètres (hydro-climatiques, chimiques et
biologiques) communs à tous les sites, afin i) de permettre une étude comparée de séries à
long terme sur les trois façades du littoral français (extraction des tendances, établissement de
situations de normalité), ii) d’établir un cadre spatio-temporel pour les actions de recherches
ayant en outre pour objectif d’expliquer la variabilité observée.
SOMLIT a pour projet d’étendre son réseau de sites (y-compris à des sites hors métropole),
ainsi qu’à des approches en haute fréquence (stations automatisées) et sur le phytoplancton,
en lien avec d’autres SNO (MOOSE, et services de l’Ifremer, REPHY et HOSEA). Ces parties
ne sont toutefois pas encore labélisées.
OSU responsable :
Coordinateur localisé à l’Observatoire Aquitain des Sciences de l’Univers (OASU), Service
d’observation inter-OSU,
24
Stations marines et OSU participantes :
Wimereux, Luc/Mer, Roscoff, Brest, La Rochelle, Arcachon/Bordeaux, Banyuls, Marseille et Villefranche/Mer. D’autres stations vont prochainement être labélisés dans SOMLIT.
Température, conductivité/salinité, oxygène dissous, pH, nitrate, nitrite, azote ammoniacal,
phosphate, silicate, MES (matière en suspension, ou seston), COP (carbone organique
particulaire), NOP (azote organique particulaire), chlorophylle a.
Acquisition : bi-mensuelle, eaux de surface (haute mer pour les mers à marée).
La majeure partie des points d'appui correspond, non pas à des emplacements choisis
pour leur sensibilité vis à vis de contaminants identifiés, mais, au contraire, à une situation
réputée de « normalité », c'est-à-dire représentative de la zone côtière considérée, supposée se
trouver sous l'influence de causes de variabilité naturelles.
Douze sites sont actuellement suivis (2 en Manche Orientale, 2 en Manche Occidentale, 5
sur le littoral atlantique (Bretagne et Littoral aquitain), 3 en Méditerranée).
Base de données :
Les données sont en accès libre sur le site : http://somlit.epoc.u-‐bordeaux1.fr
Référencement :
Service référencé dans les bases de métadonnées EDIOS et EDMED
II-5 : PIRATA (PIlot Research moored Array in the Tropical Atlantic)
PIRATA a pour but la surveillance de la variabilité climatique du
atmosphère de l’Atlantique Tropical. Il consiste en la maintenance de
l’obtention de mesures météorologiques, hydrologiques et courantométriques
supérieures de l’océan, ainsi que d’un marégraphe pour la mesure du niveau
Golfe de Guinée (marégraphe de São Tomé).
couplage océanmouillages pour
dans les couches
de la mer dans le
OSU responsable :
Observatoire Midi-Pyrénées.
Mesures météo-océaniques à l'aide des bouées ATLAS: variables météorologiques de
surface (direction et vitesse du vent, température de l'air et humidité, précipitations et radiations
solaires) et hydrologiques entre la surface et 500m, soit 2 capteurs de pressions (à 300m et
500m), 11 capteurs de température (en surface, 20m, 40m, 60m, 80m, 100m, 120m, 140m,
180m, 300m et 500m) et 4 capteurs de conductivité (en surface, 20m, 40m et 120m).
Mesures courantométriques des mouillages: en continu les deux composantes horizontales du
courant de la surface à approximativement 130m. Les mesures in situ sont disponibles à
hauteur d'une mesure tous les 4m à partir de 16m de profondeur
Mesures du niveau de la mer, mesures météo-océaniques à partir des navires (courants, T et
S, mesures météo, mesures hydrologiques).
Base de données :
Les données sont disponibles via le site http://www.brest.ird.fr/pirata/index_fr.php
• en France : Météo-France, IRD,
25
•
•
•
au Brésil : INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) et la DHN (Diretoria de
Hidrografia e Navegacao),
aux USA : NOAA (National Ocean Atmospheric Administration).
en Allemagne : GEOMAR
Réseau international PIRATA, dans le cadre du programme international CLIVAR (CLImate
VARiability and predictability), OOPC, GOOS, CCOS
II-6 : MEMO (Mammifères Echantillonneurs du Milieu Océanique)
MEMO est un SNO qui se propose d’utiliser les éléphants de mer et phoques de Weddell
de l’Océan Austral comme plates-formes opérationnelles d’observation des conditions
océanographiques de l’Océan Austral jusqu’à des profondeur d’environ 1000 ou 1500 m. Le
suivi des migrations saisonnières des animaux en recherche de nourriture a évidemment aussi
des intérêts écologiques et biologiques, notamment pour l’INEE.
MEMO met en œuvre une base de données internationale et complète des observations
équivalentes faites par d’autres pays, l’ensemble permettant d’avoir un suivi dans le temps de la
dynamique de l’ensemble de l’Océan Austral, zone particulièrement importante pour la
dynamique du climat et la régulation des gaz à effet de serre. Les données MEMO complètent
celles du réseau international ARGO (SNO et TGIR en France).
Laboratoire responsable :
Centre d’Etudes Biologiques de Chizé, collaboration LOCEAN et LOV
Autres organismes impliqués
IPEV, CNES, Department of Meteorology, Stockholm University
Paramètres mesurés et zone d’étude:
Mettant à profit les plongées régulières de ces deux espèces de phoques à grande
profondeur, sur des zones s’étendant du subtropical à l’Antarctique et du côtier au large, ce
service a pour but d’établir des profils référencés (temps, espace) de mesures (température,
salinité, fluorescence, oxygène) dans un secteur sous-échantillonné de l’océan mondial et dans
des zones largement inaccessibles (banquise). Cette méthode, innovante et originale,
permettrait de compléter très efficacement les autres systèmes d’observations (campagnes
océanographiques classiques, profileurs ARGO, satellites…). Il peut, à terme, favoriser la
structuration internationale autour de l’utilisation de plateformes animales comme « auxiliaires
océanographes ».
Base de données :
http://www.coriolis.eu.org/
Appartenance à un réseau :
SOERE CORIOLIS
II-7 : SONEL
SONEL est à la foi un SOERE reconnu par le Ministère de la recherche et un Service
National Labellisé de l'INSU. L’objectif scientifique est d’observer et de comprendre les
variations à long terme des composantes du niveau de la mer. Il s'agit donc d’acquérir et/ou
collecter, de traiter, donner l’accès, et distribuer des données du niveau marin et de
mouvements verticaux à la côte de grande qualité métrologique pour apporter à la communauté
26
scientifique et à l’ensemble des utilisateurs (société civile, décideurs politiques, média, …) des
éléments qui permettent de répondre aux questions qui se posent aujourd’hui sur les
changements affectant les composantes du niveau de la mer. L’originalité du dispositif de
mesure réside dans la synergie des observations de marégraphie et de géodésie spatiale.
OSU responsable :
Niveau marin et mouvement verticaux.
Ce service repose sur des mesures de 58 sites marégraphiques répartis en France
métropolitaine, dans les DOM-TOM, les TAAF. Parmi ces 58 sites marégraphiques présents
dans la base de donnée SONEL, 15 sont des sites labellisé par le programme mondial GLOSS:
Crozet (TAAF), Pte des Galets (ile de la Reunion, Dzaoudzi (Mayotte), Marseille, Cayenne,
Dumont d'Urville (TAAF), Kerguelen (TAAF), Saint Paul (TAAF), Sao Tome (Golfe de Guinée),
Brest, Clipperton, Papeete, Rikitea, Nuku Hiva (îles Marquises), Noumea (Nelle Caledonie). Le
service SONEL intègre dorénavant les mesures des marégraphes ROSAME et s'appuie pour la
calcul des mouvements verticaux également sur un réseau de plus de 600 stations GNSS
(Global Navigation Satellite System.
Base de données :
Les données sont disponibles sur le site www.sonel.org
IGN, SHOM, Université de Toulouse, Université de la Rochelle
Programme mondial d’observation du niveau de la mer GLOSS (Global Sea Level
Observing System, http://www.gloss-sealevel.org). SONEL assure depuis 2011 le rôle de "data
assembly center" ou centre de données pour la diffusion des mouvement verticaux co-localisés
au réseau mondial de marégraphes.
II-8 : ARGO
Au niveau international ARGO est un programme d’observation visant à déployer des
flotteurs/profileurs dans l’ensemble de l’océan mondial, afin d’en observer les caractéristiques
hydrologiques et certaines caractéristiques biologiques. Au niveau européen, EUROARGO est
une infrastructure de recherche à statut d’ERIC.
Au niveau français, « Argo France » regroupe l’ensemble des activités françaises
associées au réseau international Argo de mesures physiques in situ à partir de flotteurs
profileurs autonomes et son extension vers les mesures biogéochimiques. Ce projet est porté
par le LOPS (Guillaume Maze) et par le LOV (Hervé Claustre) pour la partie bioARGO.
Les trois grands objectifs du SO Argo France qui comprend un volet de mesures physiques
et un volet de mesures biogéochimiques, sont de :
• mettre des données Argo physiques, biogéochimiques de qualité à disposition de la
communauté scientifique française pour favoriser et promouvoir la contribution française aux
recherches sur le climat et plus généralement aux recherches en océanographie menées avec
ces données
• consolider et organiser la contribution française au projet Argo et à l’infrastructure de
recherche européenne Euro-Argo
• promouvoir les mesures biogéochimiques effectuées à partir des flotteurs Argo et le
développement des réseaux Argo-biogéochimiques.
27
OSU responsable :
IUEM (Brest).
Les mesures effectuées concernent la pression, la température, la salinité et l’oxygène, la
chlorophylle-a, le carbone organique particulaire et les nitrates. Les protocoles sont bien décrits,
et les données sont disponibles dans le centre de données Coriolis.
IFREMER, IRD, SHOM, CNES, IPEV, MF
Argo est la contribution française à l’infrastructure de recherche européenne Euro Argo
labellisée en 2006 dans la première feuille de route ESFRI (European Strategy Forum on
Research Infrastructures) et qui fait partie de la feuille de route nationale sur les très grandes
infrastructures de recherche (TGIR).
II-9 : CORAIL
Le service d'observation "Corail" est focalisé sur les récifs coralliens de Polynésie
Française et du pacifique. L'objectif général de Corail est d'acquérir, par une observation
systématique et coordonnée au niveau de l'ensemble du territoire de la Polynésie Française, un
ensemble de paramètres hydrologiques, chimiques et biologiques communs à tous ces sites
afin de permettre une étude comparée de séries d'observation à long terme. Ces observations
sont pour buts :
1 - de définir pour chaque site une situation de "normalité" à partir de laquelle toute
perturbation accidentelle pourra être étudiée ;
2 - d'établir les fluctuations annuelles et interannuelles intra-sites et inter-sites ;
3 - d'établir les fluctuations communes aux différents sites afin de mettre en évidence les
réponses de l’écosystème corallien à des forçages climatiques ou anthropiques globaux et de
distinguer entre les deux sources de variabilité.
OSU Responsable :
pas de lien avec un OSU
laboratoire responsable : CRIOBE (Moorea, Polynésie Française)
- Macro-benthos (diversité et abondance) : 15 sites dans le Pacifique Sud 1 fois tous les 2
ans sur chaque site
- Poissons (diversité et abondance) : 15 sites dans le Pacifique Sud 1 fois tous les 2 ans
sur chaque site
- Température : 15 sites dans le Pacifique Sud Toutes les 3h en continue
- Hauteur et période des vagues : 15 sites dans le Pacifique Sud Toutes les 3h en continu
- Salinité : 3 sites dans le Pacifique Sud toutes les 3h en continu.
- Oxygène dissous : 3 sites dans le Pacifique Sud toutes les 3h en continu.
- pH 3 : sites dans le Pacifique Sud toutes les 3h en continu.
- Chlorophylle : 3 sites dans le Pacifique Sud toutes les 3h en continu.
- Turbidité : 3 sites dans le Pacifique Sud toutes les 3h en continu.
Implantation(s) géographique(s) :
Moorea, Polynésie française
28
Bases de données:
http://observatoire.criobe.pf/CRIOBEData/
Autres Organismes impliqués :
EPHE (Ecole Pratique des Hautes Etudes)
Global Coral Reef Monitoring Network (ICRI)
AO-ANO-3 : CODES NUMERIQUES COMMUNAUTAIRES
III-1 : CODE NUMERIQUE MESO-NH (Modélisation à moyenne échelle de
l’atmosphère)
Méso-NH, labélisé comme code numérique communautaire, est le modèle météorologique
mésoéchelle communautaire français, développé conjointement par le Laboratoire d'Aérologie
et le CNRM. L’objectif principal de cette labélisation est de faciliter l’accès au modèle avec deux
missions principales, la maintenance du code et l’assistance aux équipes utilisatrices.
Il est aujourd’hui devenu un code public utilisé par une large communauté de
météorologistes, de physiciens et chimistes de l’atmosphère, mais aussi d’hydrologues, et
même d’astronomes (pour des études de transparence atmosphérique). Les domaines
scientifiques faisant appel à Méso-NH sont extrêmement variés : le modèle est largement utilisé
sur les thématiques des grands projets nationaux et internationaux (CAPITOUL, HyMeX,
ChArMEx pour les plus récents). Cette variété dans les thématiques d’utilisation de Méso-NH a
permis des développements originaux et innovants, comme l’électricité atmosphérique, le climat
urbain, ou encore la propagation de feux de forêt.
Une des grandes valorisations du modèle est qu’une partie des paramétrisations de la
physique de Méso-NH est reprise dans le modèle opérationnel à haute résolution de MétéoFrance AROME. Les derniers développements ont été réalisés dans le coeur dynamique du
modèle ainsi que pour simuler la chimie en phase gazeuse et aqueuse, les aérosols et leurs
interactions, l’activité électrique des nuages ainsi que le couplage
OSU Responsable
Météo-France
Site web :
http://mesonh.aero.obsmip.fr
III-2: Code numérique NEMO (Nucleus for European Model of the Ocean)
NEMO est une plateforme de modélisation numérique de l’océan bleu-blanc-vert (i.e.
dynamique, glace de mer, biogéochimie marine). Les domaines d’applications sont vastes:
recherches océanographiques côtières et hauturières, celles climatiques et paléo-climatiques,
l’océanographie opérationnelle, la prévision saisonnière et la réalisation de scénarii de
changement climatique du GIEC. NEMO permet d’étudier et de prévoir l’état de l’océan sur des
échelles spatiales allant de la planète au côtier, à des résolutions allant jusqu’au kilomètre de
résolution effective et sur des échelles de temps très courtes jusqu’aux études paléoclimatiques, en passant par les simulations de changement climatique du GIEC. NEMO est
largement utilisé pour la recherche, pour l’opérationnel et les études du changement climatique.
29
Pour autant, il est utile et nécessaire de poursuivre son développement pour faire face aux
enjeux d’aujourd’hui.
OSU responsable :
Ecce Terra
Accès au système et services associés:
http://www.nemo-ocean.eu/, http://www.nemo-ocean.eu/History-and-Release-notes
Distribution :
Sous licence CeCILL
MERCATOR, MetOffice, NOC, INGV, CMCC
IPCC (OPA est la composante océanique des simulations faites en France : IPSL et MétéoFrance) ; projets européens ; MoU Earth Simulator (Japon);...
III-3 : CODE NUMERIQUE
atmosphérique)
CHIMERE
(Modélisation
de
la
pollution
CHIMERE est un modèle eulérien de chimie-transport: à partir de champs météorologiques
précalculés et de sources d'émissions prescrites, CHIMERE calcule a une résolution temporelle
de l'ordre de la dizaine de secondes, le devenir de masses d'air polluées au cours de leur
transport, diffusion turbulente, transformations chimiques, dépôt etc. Ces calculs sont réalises
sur des domaines allant de la région (résolution de 3km, comme l'Ile de France, la région
PACA) au continental (résolution de 0.1 à 1 degré sur l'Europe, l'Atlantique etc.). Les
mécanismes chimiques incluent quelques centaines de réactions pour quelques dizaines
d'espèces chimiques (gaz, aérosols). Les résultats sont des champs de concentrations en
espace et en temps pour l'analyse d'événements de pollution, sur l'étude de processus
particuliers, des scenarios et de la prévision.
Le but du service est de continuer les développements du modèle, mettre de nouvelles
versions à jour et à disposition de la communauté scientifique de recherche, mais aussi les
industriels et les réseaux de surveillance de la qualité de l'air, organiser des formations et
répondre aux utilisateurs (~160 actuellement).
OSU responsable :
Ecce Terra
INERIS
Distribution : logiciel sous licence « libre »
http://www.lmd.polytechnique.fr/chimere/
PREVAIR
30
III-4 : CODE NUMERIQUE SIROCCO (Simulation réaliste de l’océan côtier)
La mission de SIROCCO (Simulations Réalistes de l’OCéan COtier) est de proposer des
outils numériques et des produits répondant à l'étendue des problématiques des mers côtières.
Les quatre objectifs majeurs du service sont :
(1) d'assurer la distribution, l'expertise et l'assistance aux utilisateurs des outils numériques
SIROCCO,
(2) d'améliorer le spectre dynamique couvert par les modèles labellisés, leur réalisme et
leurs performances numériques,
(3) de favoriser l'intégration des développements extérieurs au service (modules
biologiques, etc.) et (4) de développer et diffuser des produits de ou pour la modélisation
côtière.
Les modules SIROCCO sont utilisés, ou l’ont été, dans le cadre de projets de recherche
nationaux (CHACCRA, CARMA, EXTREMA, PIWO, EPIGRAM, COMODO, Hymex, MerMex,
Sedilion, Asics-Med, Demagoo, SIMED, AMICO), et internationaux (SESAME, GODAE
OceanView, GOCEAN, AMANDES, GMES, MYOCEAN, MYOCEAN-2, MYOCEAN-FO,
JERICO, JERICO Next, SANGOMA HERMIONE, PERSEUS, Tangram).
OSU responsable :
OMP
L'entrée du site se fait à travers: http://sirocco.omp.obs-mip.fr/
Appartenance à des réseaux internationaux:
MOON: Mediterranean Operational Oceanography Network
AO- ANO-4 : Centres de Traitement et d’archivage des données
IV-1 : CTOH (Centre de Topographie des Océans et de l’Hydrosphère)
Le CTOH est un Centre de Traitement et d’Archivage de données dont le rôle principal est
de maintenir une base de données altimétrique homogène pour la surveillance à long terme du
niveau de la mer, des lacs, rivières, de la cryosphère et du climat. Le CTOH collecte et met à
disposition des utilisateurs un choix de mesures altimétriques brutes sur toutes les surfaces
(océans continents), avec les corrections les plus récentes pour toutes les missions satellites
depuis 1992, ainsi qu’une expertise et/ou des algorithmes pour les exploiter. Le CTOH
développe aussi ses propres produits altimétriques pour des applications émergentes et mène
un rôle d’expertise scientifique indépendant pour les équipes projets du CNES et de l’ESA.
L’évolution du service est corrélée à l’évolution de l’altimétrie spatiale. Un des enjeux
majeurs pour le CTOH dans les années à venir est d’assurer la continuité entre les technologies
altimétriques (sur les différents types de surface) et d’accompagner au mieux les utilisateurs
dans l’exploitation des données issues des nouvelles missions. Cela passe par l’adaptation de
ses bases de données et produits, de ses algorithmes d’exploitation et d’analyse, de son mode
de distribution et de la formation.
OSU responsable :
Paramètres disponibles :
Niveau de la mer, niveaux des lacs, rivières, calottes polaires, hauteur des vagues, rugosité
des surfaces, …
31
Site Web et Base de données :
http://ctoh.legos.obs-mip.fr/
http://www.aviso.altimetry.fr/fr
http://odes.altimetry.cnes.fr
CNES.
AO- ANO-5 : Sites nationaux d’observation
V-1: SIRTA (Site instrumental de recherche par télédétection atmosphérique)
Le SIRTA est un site d’expérimentation qui regroupe un grand nombre de moyens
d’observation atmosphérique, met en œuvre des procédures d’observation de référence et
développe des jeux de données à l’échelle multi-décennale pour les besoins de recherche de la
communauté scientifique nationale et internationale et les besoins d’enseignement en région
parisienne.
Les objectifs scientifiques du SIRTA sont de « documenter avec précision, sur le long
terme, les processus radiatifs, physiques et dynamiques au sein de l'atmosphère, en particulier
ceux liés aux nuages et leurs précurseurs tels que les aérosols et la vapeur d’eau et d’autre
part, d’offrir à la communauté une plateforme instrumentée en zone périurbaine pour réaliser
des tests instrumentaux, des campagnes de mesures d’étude de processus, et des
enseignements expérimentaux pour les formations universitaires scientifiques.
Structure responsable :
Fédération IPSL
CEREA, OVSQ, INERIS
Base de données
http://www.sirta.fr
Contribution à des réseaux internationaux :
BSRN-Gewex, CAP-GEWEX, Photons, Earlinet-Asos
V-2:
CO-PDD
(Site
Dôme/Opme/Cézeaux)
d’observations
atmosphériques
Puy
de
Nouvelle labélisation à partir de 2016. Le site instrumenté du Cézeaux-Opme-Puy de Dôme
(CO-PDD) est un élément du dispositif national d’observation de l’atmosphère nécessaire à
l’étude de la qualité de l’air (pollution longue distance) et à la recherche sur le climat (nuages et
particules, gaz à effet de serre).
Il est constitué de la station de surveillance de l’atmosphère du puy de Dôme (1465 m),
située loin des sources de pollution immédiates, associée aux sites de mesure d’Opme (680 m),
située en zone rurale et des Cézeaux (410 m) situé en zone péri-urbaine, au-dessus de la ville
de Clermont-Ferrand.
Le CO-PDD a pour objectif principal de documenter l’évolution de la composition de la
troposphère, en améliorant nos connaissances sur les processus liant les gaz, aérosols, les
nuages et précipitations et sur l’impact de modifications anthropiques en terme climatique
(nuage, rayonnement) et météorologique (précipitations). Il accueille plusieurs SO et SOERE,
ainsi que des chercheurs et étudiants grâce à sa capacité d’accueil et sa situation
géographique.
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OSU responsable :
OPGC
IRSN, Ecole des Mines de Douai, ATMO Auvergne, MF, NILU, JRC Ispra, Universités de Bern,
Munich Hambourg, Max Planck Institut, Deutsche Wetter Dienst de Hohenpeissenberg
(Allemagne) , EMPA (Suisse).
Contribution à des réseaux internationaux :
SNO ICOS/RAMCES, réseau IRSN OPERA, réseaux européens EUSAAR, EMEP / GAW,
EUCAARI, GEOMON, IMMEC (FP6)
V-3 MAÏDO
Nouvelle labélisation à partir de 2016. La motivation principale de la labellisation de l'OPAR
en tant que Site Instrumenté réside dans l’intérêt d’inscrire le seul site instrumenté de la bande
subtropicale de l’hémisphère sud dans une stratégie nationale (système de labellisation de
l’INSU, construction de l’INFRA ATMO et son Pôle de Données) et européenne (programmes
EU H2020 INFRA ACTRIS-2 et ENVRIplus d’accès transnationaux aux grandes infrastructures
de recherche). L’infrastructure de l’OPAR est constitué de l’observatoire d’altitude du Maïdo
(2160 m, situé en couche limite le jour et en troposphère libre la nuit). Il héberge les lidars du
SNO NDACC, l’instrument FTIR du SNO NDACC dans une salle spécifiquement dédiée et la
station de mesure des gaz à effet de serre (Picarro-4gaz) du SNO RAMCES (TGIR ICOSFrance).
OSU Responsable
OSU-Réunion
V-4 CRA Lannemezan
Le CRA (Centre de Recherches Atmosphériques) est situé à Lannemezqn (HautesPyrénées, 580 m d’altitude)
Les observations du CRA sont destinées principalement à servir les recherches sur (i) la
dynamique troposphérique et les interactions entre la surface et l’atmosphère, (ii) les processus
physico-chimiques de l’atmosphère, (iii) l’électricité atmosphérique et (iv) les cycles
géochimiques dans l’environnement.
Les missions de ce site instrumenté sont les suivantes:
• Les observations continues : en constant développement depuis 15 ans, elles participent
à des Services Nationaux d’Obseravtion (ICOS-France, NDACC, PAES, RENAG, OSR),
à des SOERE (ROSEA et ORAURE), et à des programmes internationaux (E-Profile,
GAW, EMEP, ACTRIS, GMOS, EuroSprite). La plate-forme a permis la collecte de
séries continues de mesures avec une profondeur historique maintenant suffisante pour
étudier le changement atmosphérique régional et global sous ses différents aspects.
• l’accueil de campagnes expérimentales (plus de 3000 personne x jour sur 2010-2014,
dont une bonne moitié de collègues extérieurs à l’OMP),
Une vingtaine de laboratoires de recherche français et étrangers sont depuis 2010 des
utilisateurs réguliers ou occasionnels du site qui est aussi mis à profit par des services
opérationnels (Météo France, IRSN, …). Le site est également utilisé comme site d’acueil de
formations universitaires et continue, et d’événements scientifiques (écoles d’été, workshops).
33
OSU Responsable
OMP
Ecole des Mines de Douai
Base de données
http://p2oa.aero.obs-mip.fr/spip.php?rubrique4
34
TERRE INTERNE
Les enjeux
Comprendre le fonctionnement de la Planète est un objectif fondamental de la recherche
en Sciences de la Terre. Cet effort de recherches génère des retombées sociétales en termes
d'estimation des risques (naturels et anthropiques), de gestion des ressources, et de
développement durable qui justifient les importants investissements consentis. Ces recherches
reposent sur des observations physiques et chimiques à caractère pérenne portant sur le milieu
naturel et qui sont le plus souvent impossibles à reproduire en laboratoire. La rareté et la
brièveté de certains phénomènes (séismes, éruptions volcaniques) et la nécessité d'enregistrer
en continu sur de longues périodes de temps certaines variables (champs magnétique et
gravimétrique, compositions chimiques dans les eaux ou systèmes volcaniques) confèrent aux
dispositifs d'observation des Sciences de la Terre un caractère spécifique. Ces observations
pérennes peuvent être complétées par des campagnes scientifiques spécifiques limitées dans
le temps. De plus, ces phénomènes sont marqués par une physique complexe pouvant
associer des phénomènes d'échelles spatiales différentes. Les objectifs aujourd'hui sont d'aller
vers une description globale et quantitative des phénomènes par l'utilisation des méthodes
d'observation modernes et par un recours à la modélisation physique ou numérique.
Missions des Services Nationaux d’Observation sur la Terre Interne
Les missions des Services Nationaux en Terre Interne sont de trois types :
Mesure, archivage et étude de paramètres physiques et chimiques de la Terre solide.
• Connaissance et observation des aléas naturels et anthropiques en Terre solide. Aide à
la gestion des ressources et des déchets.
• En ce qui concerne certains aléas (volcaniques et sismiques), mission d’information
•
auprès des autorités en charge de la gestion des risques naturels.
Le dispositif d’observation en Terre interne à l’origine développé autour de la sismologie, de
la gravimétrie et du magnétisme s'est étendu depuis plusieurs années à d'autres domaines
(géochimie, volcanologie, sciences marines,…). Une autre évolution est d’aller vers une
approche globale intégrant les données d’autres champs disciplinaires, et d’autres enveloppes,
de manière à étudier leur interaction et leur complexité. Par ailleurs, l’objectif est d’aller vers des
dispositifs mondiaux et d’intégrer les services d’observatoire dans des réseaux internationaux
de mesure et d’échanges de données. Enfin, les Services d’observatoire constituent le tissu
nécessaire à la mise en place de structure d’observation et de gestion à l’échelle européenne.
Une partie significative des activités d’observation en Terre Interne contribue à
l’Infrastructure de Recherche nationale RESIF (Réseau sismologique et géodésique français ;
www.resif.fr). RESIF est dirigé par un consortium composé de 18 partenaires institutionnelles,
pour lequel le CNRS (INSU), fort de la contribution de ses services d’observation, assure le rôle
de coordinateur.
ST-ANO-1 : Service national d’Observation en Volcanologie
Les territoires et départements d'Outre-mer abritent trois volcans actifs, expressions
particulières de deux structures tectoniques très différentes : la zone de subduction des Antilles
(1000 km * 250 km) à la limite des plaques Amérique du Nord et Caraïbes et le point chaud de
la Réunion dans l’océan indien. La zone de subduction des Antilles ne s’exprime pas seulement
par la vivacité, parfois explosive et meurtrière, de ses édifices volcaniques (Montagne Pelée,
Soufrière, Montserrat), mais aussi par des événements sismiques très importants qui en font la
35
région de France la plus sismique (1843, M ≥ 8 ; 2004 aux Saintes, M = 6.3, 2010 Haïti, M ≥
7.0) et tsunamigène. Il apparaît clairement que la zone de subduction doit être appréhendée à
grande échelle régionale dans la mesure où les structures, sources d’inquiétudes et de
désastres, sont contraintes par la tectonique à grande échelle dans le cadre d’accords avec nos
partenaires régionaux.
Le Service National d’Observation en Volcanologie (SNOV) a pour mission d’orienter la
science, la collecte et la distribution de données géologiques et géophysiques caractéristiques
des processus intervenant à différentes échelles de temps dans le fonctionnement et l’évolution
des volcans et de leur contexte tectonique. Ces données sont diffusées auprès de la
communauté scientifique nationale et internationale dans l’objectif d’alimenter les travaux de
recherche, fondamentaux pour construire des modèles du fonctionnement des volcans et de
leur contexte tectonique. Les progrès dans ce domaine assurent le progrès dans les capacités
de diagnostics et des scénarii d’évolution de l’activité de ces structures.
Les données sont fournies principalement par les réseaux régionaux et locaux
d’observation gérés par les trois Observatoires Volcanologiques français (Observatoire
Volcanologique et Sismologique de Guadeloupe, (OVSG-IPGP, Guadeloupe), Observatoire
Volcanologique et Sismologique de Martinique (OVSM-IPGP), Martinique, et Observatoire
Volcanologique du Piton de la Fournaise, La Réunion, (OVPF-IPGP)) dont la gestion est
confiée à l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP). En complément de ces données,
acquises dans le cadre des activités d’observation menées par les Observatoires
Volcanologiques, l’IPGP et l’Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC)
contribuent au SNOV sous forme de longues séries temporelles de données fournies par des
instruments de télédétection satellite ou au sol ou sous forme de développements
méthodologiques ou instrumentaux.
Dans les observatoires, des réseaux de capteurs géophysiques et géochimiques mesurent
en permanence l'activité sismique, la déformation, l'activité électrique, le niveau de la mer. Des
prélèvements réguliers de gaz et d'eau sont effectués à des fins d'analyse géochimique. Ces
mesures sont complétées périodiquement par des réseaux de répétition permettant de densifier
temporairement les observations permanentes. Les données sont transmises puis archivées en
temps réel au site central et accessibles via le portail VOLOBSIS (http://volobsis.ipgp.fr/). Les
Services d’Observation du Pôle de Télédétection de l’OPGC complètent ce dispositif sous
forme de séries temporelles de mesure de déplacement du sol par interférométrie radar (SO
OI2), de séries temporelles d’images infrarouge permettant la détection des points chauds et le
suivi des panaches (SO HotVolc), de campagnes de mesures de la composition et des flux de
gaz volcaniques (SO GazVolc), d’étude des magmas et des produits d’éruptions pour la
compréhension des processus volcaniques (SO DynVolc) et enfin de campagnes de mesures
des vitesses d’émission et des concentrations en particules des jets/panaches volcaniques au
moyen de radars doppler (SO VOLDORAD). L’ensemble des données collectées par le Pôle de
Télédétection de l’OPGC est accessible via le portail de l’Observatoire Virtuel de l’OPGC
(http://wwwobs.univ-bpclermont.fr/SO/televolc/index.php).
OSUs responsables :
IPGP, OPGC
Conseils Généraux et régionaux de la Guadeloupe et de la Réunion, collectivité territoriale
de Martinique, The Seismic Research Centre de l’University of the West Indies (UWI-SRC at
Trinidad et Tobago), The Fundacion Venezolana de Investigaciones Sismologicas (FUNVISIS,
Venezuela), the Universidad de Oriente (UDO, Venezuela) and The University of Puerto Rico
Seismic Network (Puerto Rico and the Virgin Islands.).
36
ST-ANO-2 : Services national d’Observation en Sismologie :
II-1 : RéNaSS (Réseau National de Surveillance Sismique)
Le RéNaSS est né de la nécessité d’améliorer la couverture instrumentale de la France au
début des années 1980. Les stations qui constituaient ce réseau sont progressivement
converties en stations large bande et intégrées au RLBP. Le RéNaSS, à travers son site central
localisé à l’Ecole et Observatoire en Sciences de la Terre (EOST) de Strasbourg, se concentre
désormais sur des activités de suivi et de caractérisation de la sismicité du territoire
métropolitain. Une localisation rapide (automatique) et routinière (manuelle) de l’ensemble des
événements sismiques détectés est effectuée à partir des signaux provenant des réseaux
sismologiques de RESIF, de réseaux complémentaires métropolitains, ainsi que ceux de pays
frontaliers.
Par ailleurs, dans le cadre du nouvel axe transverse « sismicité » de RESIF, le RéNaSS
aide le Bureau Central Sismologique Français (BCSF) à coordonner, centraliser et distribuer les
données paramétriques (localisations hypocentrales, temps d’arrivées, mécanismes aux foyers,
etc) produites par les différents OSU partenaires et le laboratoire de détection géophysique du
CEA.
OSU Responsable :
EOST
Autres OSUs participants
OSUG, OMP, OCA, OSUNA, OPGC
CEA-LDG
Site web :
renass.unistra.fr
II-2 : BCSF (Bureau Central Sismologique Français)
Le BCSF a, par décret, pour missions la collecte, l'analyse, la diffusion et la valorisation des
informations sur la sismicité française. Ces missions ont été plusieurs fois réaffirmées par les
tutelles de l'Etat depuis 1980 (1986 : rôle du BCSF pour la collecte et le traitement des données
macrosismiques ; 2002 : Ministère de l'Intérieur - implication du BCSF dans la procédure
CATNAT ; etc.).
Le BCSF intervient rapidement pour tout séisme en France (en métropole lorsque la
magnitude LDG dépasse 3.7 et hors métropole lorsqu'il est largement ressenti), pilote la
collecte des données macrosismiques sur le terrain et assure directement leur interprétation en
termes d'intensités macrosismiques. Ces enquêtes sont réalisées à l'échelle communale ou à
l'adresse individuelle via le site Internet opérationnel 24h/24.
Le BCSF est l'instance chargée du rapport scientifique sur lequel s'appuie la cellule CatNat
pour les séismes.
Dans le cadre du nouvel axe transverse « sismicité » de RESIF, le BCSF coordonne,
centralise et distribue les données paramétriques (localisations hypocentrales, temps
d’arrivées, mécanismes aux foyers, etc) produites par le RéNaSS, ses différents OSUs
partenaires et le laboratoire de détection géophysique du CEA. Ces informations permettent la
réalisation d’un bulletin multi-origine évolutif ainsi que du catalogue de référence de la sismicité
métropolitaine.
OSU Responsable :
EOST
37
OSUG, IPGP
CEA-LDG, BRGM.
Site web :
franceseisme.fr
II-3 : RAP (Réseau Accélérométrique Permanent)
Le Réseau Accélérométrique Permanent (RAP) recueille des données de mouvements
forts qui permettent des études des sources sismiques et des analyses du mouvement du sol.
C’est le réseau sismologique pour l’étude du risque sismique et de sismologie de l’ingénieur.
L’influence première des structures superficielles sur les mouvements destructeurs est
aujourd’hui démontrée et la compréhension des effets de propagation dans les premiers
kilomètres du sous-sol ouvrent des opportunités pour des applications assez directes des
recherches fondamentales en termes d’aide aux politiques de préventions des risques naturels.
Par ailleurs le RAP étudie la vulnérabilité des bâtiments à l’aléa sismique. Le RAP est constitué
d’un comité de Pilotage et d’un Conseil Scientifique comprenant tous les organismes impliqués
dans la définition du risque sismique. Il a pour tutelles le Ministère en charge de
l’environnement (MEDDE) et le Bureau central sismologique français (BCSF). Il comprend 140
stations dont les données sont archivées et distribuées par le site central situé à l’OSUG. Il a
vocation à intégrer l’Infrastructure de Recherche RESIF.
OSU responsable :
OSUG.
Autres OSUs participants :
OMP, EOST, OPGC, OCA, IPGP (OVSG, OVSM), OSUNA
UGA, UNS, UDS, UPS, UBO, UNA, BRGM, CEA, IRSN, CG-Martinique, IFSTTAR, IRD,
CEREMA
Site web :
rap.resif.fr
II-4 : GEOSCOPE (Observatoire de Sismologie Globale)
Le Service National d’Observation GEOSCOPE, également appelé Observatoire de
Sismologie Globale, créé en 1982, est constitué d'un réseau de 33 stations sismologiques
installées sur les six continents ainsi que sur des îles océaniques. Ces stations sont
généralement installées dans des caves et toutes équipées de sismomètres très large-bande
(STS1, T240 or STS2) couplés à des numériseurs 24 ou 26 bits (Q330HR). Toutes les stations
transmettent leurs données en temps réel au centre de données de l'Institut de Physique du
Globe de Paris, qui assure leur redistribution aux autres centres de données (FDSN/IRIS-DMC
et RESIF) et aux centres d’alerte tsunami. L’ensemble des données est ainsi librement et
facilement accessible à la communauté française et internationale, pour des objectifs de
recherche fondamentaux ou appliqués.
Les objectifs scientifiques de GEOSCOPE sont axés sur la compréhension de la
dynamique terrestre à partir de l’étude des structures et des tremblements de Terre. De
38
nombreuses études portant sur la structure terrestre globale et sur l’analyse fine de la source
sismique ont bénéficié de la localisation isolée des stations GEOSCOPE, particulièrement
celles de l'hémisphère sud. Entre 1982 et 2015, environ 1300 articles scientifiques ayant utilisé
des données GEOSCOPE ont été recensés.
OSU Responsable :
IPGP
Autres OSU participants :
EOST
IPEV, CEA/DASE, IRD
Site web :
geoscope.ipgp.fr
II-5 : RLBP (Réseau Large Bande Permanent)
Le Réseau Large Bande Permanent (RLBP) est le réseau sismologique dédié à la mesure
continue du mouvement sismique sur le territoire métropolitain dans une large bande de
fréquences et avec une grande dynamique. Intégré aux réseaux internationaux, le RLBP est
principalement dédié 1) au suivi de la sismicité du territoire et à la caractérisation des sources
sismiques, dont celle des grands séismes mondiaux, et 2) à l’imagerie des structures
superficielles et profondes via des méthodes tomographiques exploitant toute la complexité du
champ d’onde. Il constitue également l’ossature permanente nécessaire au déploiement de
réseaux temporaires et à leur interconnexion.
Le RLBP est intégré à l’Infrastructure de Recherche RESIF. Dans ce cadre, le RLBP, qui
est actuellement constitué d’une soixantaine de stations, va évoluer vers une véritable antenne
sismologique permanente constituée d’environ 200 sites répartis de manière homogène sur le
territoire. Cette évolution améliorera significativement ses capacités de détection et permettra
l’application de méthodes innovantes dont celles basées sur l’analyse en réseau.
Les équipes du RLBP mettent tout en œuvre pour fournir, via le Système d’Information de
RESIF, des données de qualité à la fois en terme de complétude et de niveau de bruit.
OSU Responsable :
EOST
Autre OSU participants :
OSUG, OCA, OREME, OMP, OPGC, OSUNA, IPGP
CEA, DT-INSU
Site web :
http://rlbp.resif.fr/
ST-ANO-3 : Service national d’Observation en Géodésie et en Gravimétrie
Les méthodes géodésiques et gravimétriques permettent l'analyse de la structure et de la
déformation de la Terre à des fréquences complémentaires de la sismologie. Des observations
(qui souvent doivent être couplées entre elles pour s'affranchir de certains effets) apportent des
39
informations tant en ce qui concerne l'étude de la Terre profonde que les couplages Terre
solide-enveloppes superficielles ou encore l'étude de la déformation à une échelle intermédiaire
entre la tectonique et la sismologie. Par ailleurs, la géodésie fournit des systèmes de référence
nécessaires à de nombreuses mesures.
III-1 RéNaG (Réseau National GPS)
Le réseau GPS permanent RENAG couvre les régions tectoniquement actives du territoire
de manière à mesurer en continu avec une précision très largement inférieure au millimètre la
déformation tectonique et à améliorer notre connaissance de l'aléa sismique.
En corollaire, le réseau GPS permet de déterminer le taux de vapeur d'eau dans
l'atmosphère (en couplage avec la météorologie) et les déformations provoquées par surcharge
hydrologique, océanique et atmosphérique.
RENAG comprend une soixantaine de stations. Il a établi un partenariat avec l'IGN et les
autres organismes ayant aussi installé des stations GPS. L'ensemble des données est archivé
par GéoAzur à Nice.
OSU responsable :
OSUG
Autres OSUs participants :
IPGP, EOST, OCA, OMP, OREME, OPGC
CNES, IGN, Météo-France, SA, ENS, CEA, IRSN.
Site web :
webrenag.unice.fr/
III-2 Gravimétrie
L’observation en gravimétrie repose sur trois SNO: deux constituent la partie française de
services scientifiques internationaux de l’Association Internationale de Géodésie (AIG), à savoir
le Bureau Gravimétrique International (BGI) et l’International Geodynamics and Earth Tide
Service (IGETS) ; le troisième est l’Observatoire gravimétrique de Strasbourg.
Observatoire gravimétrique de Strasbourg
Le gravimètre supraconducteur de l'EOST de Strasbourg produit la contribution française
aux mesures continues du champ de pesanteur. Ces mesures permettent l'étude du champ de
gravité dans une large fenêtre spectrale allant des modes propres de la Terre à des variations
décennales. Ce gravimètre est intégré dans le nouveau service international IGETS
(International Geodynamics and Earth Tide Service), comprenant entre autre le réseau mondial
d’une trentaine de gravimètres supraconducteurs. Les objectifs poursuivis concernent les
questions de géodynamique globale et de dynamique du noyau fluide, les interactions Terre
solide-atmosphère-océan, la validation des données satellitaires pour l'estimation des
ressources en eau. Un autre instrument a été installé en juillet 2010 à Djougou (Bénin) et
enregistre depuis en continu. Sa localisation en Afrique et en zone équatoriale complète
idéalement le réseau mondial. Une demande de labellisation a été soumise à l’INSU.
L’EOST accueille également depuis juillet 2015 le bureau central du service IGETS de
l’Association International de Géodésie (IAG), service collectant et redistribuant les différentes
séries temporelles de pesanteur (notamment celles des gravimètres supraconducteurs) et
autres capteurs géodynamiques, tels que les inclinomètres à longue base, etc. A ce titre,
40
l’EOST gère et distribue les séries des deux inclinomètres installés à Sainte Croix aux Mines
dans les Vosges.
OSU responsable
EOST.
Site web:
http://eost.unistra.fr/observatoires/geodesie-et-gravimetrie/gravimetrie/
http://igets.u-strasbg.fr
BGI (Bureau gravimétrique international)
Le Bureau gravimétrique international (BGI), créé en 1951 sur décision de l'International
Union of Geodesy and Geophysics, IUGG), a pour mission la collecte, la validation, l'archivage
et la distribution des mesures gravimétriques acquises à la surface du globe. A ce titre, il gère et
maintient plusieurs bases de données gravimétriques globales issues de campagnes de
mesures terrestres, marines ou aéroportées ainsi que de campagnes de mesures absolues
acquises au cours des dernières décennies. Ces bases de données, ainsi que d'autres produits
et outils développés au BGI (grilles et cartes numériques, logiciels, tutoriaux, documentation),
sont mis à disposition d'une large communauté d'utilisateurs scientifiques pour des applications
en géologie, géophysique et géodésie (forme, structure ou dynamique interne du globe,
exploration pétrolière ou minière), en hydrologie, ou en métrologie. Il a notamment produit pour
l'UNESCO les premières cartes numériques globales d'anomalies gravimétriques à haute
résolution (World Gravity Map, WGM2012) diffusées par la Commission pour la Carte
Géologique du Monde ( http://ccgm.org) et le BGI.
Le BGI contribue également avec l'ensemble de ses partenaires, à des actions de
recherche, de formation et d'expertise dans le domaine de la gravimétrie. Il collabore
étroitement avec le Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG - Allemagne) pour le
développement et la maintenance de la base de données globale de mesures de gravité
absolue. Il est aussi impliqué au sein de l'IAG dans la définition et la réalisation du futur réseau
gravimétrique terrestre de référence.
Le BGI est hébergé depuis 1981 à l'OMP à Toulouse et est reconnu comme l'un des
services scientifiques de l' Association internationale de géodésie (IAG), de l'International
Gravity Field Servive (IGFS) et du World Data System (WDS). Il contribue aussi à des activités
dans le domaine de la gravimétrie spatiale au sein du Groupe de Recherche en Géodésie
Spatiale (GRGS, lien: grgs.obs-mip.fr) et en lien avec le Bureau Français de Coordination des
Utilisateurs de GOCE (FROG lien: http://ganymede.ipgp.jussieu.fr/frog) qui a contribué à
l'exploitation de la mission spatiale GOCE (2009-2013). Le BGI a été reconnu SNO INSU en
2007 et est depuis 2010 l'une des composantes de l ANO « Gravimétrie-Géodésie ».
OSU Responsable
OMP
41
EOST, IPGP, OREME
CNES, BKG (Allemagne), BRGM, ESGT, IAG (Int. Assoctaion of Geodsy) , IFREMER IGN,
IRD, SHOM
Sites web:
BGI: http://bgi.obs-mip.fr/
GRGS: grgs.obs-mip.fr
FROG: http://ganymede.ipgp.jussieu.fr/frog
ST-ANO-4 : Services national d’Observation en Magnétisme
IV-1 (Bureau Central de Magnétisme Terrestre)
Le Bureau Central de Magnétisme Terrestre (BCMT) a pour objectif d’observer au sol le
champ magnétique terrestre sur des échelles de temps allant du siècle à la seconde.
Les mesures magnétiques acquises par le BCMT permettent de mieux comprendre l'origine
des variations du champ magnétique terrestre, non seulement sur de grandes échelles
temporelles, pour l’étude de la variation séculaire du champ interne, mais aussi sur des
échelles de temps plus courtes, pour l’étude de toutes les sources magnétiques externes
(ionosphère, magnétosphère, etc).
Le BCMT est en charge :
• de l'observatoire magnétique national Français de Chambon -la-Forêt (Loiret, France),
• d’un réseau de plus d’une quinzaine d’observatoires à travers le monde (dans une
dizaine de pays ainsi que dans les Terres Australes et Antarctiques Françaises), et
• d’un réseau métropolitain de stations de répétitions.
Le BCMT représente la contribution française (15%) au réseau international
INTERMAGNET
(International
Real-time
Magnetic
Observatory
Network,
http://intermagnet.org/) qui est le réseau global des observatoires magnétiques vérifiant les
standards internationaux de qualité et transmettant leurs données en temps quasi-réel.
OSU responsable
IPGP
Autre OSU participant
EOST
IPEV, IRD, CNES, CEA
Site web:
http://www.bcmt.fr/
IV-2 ISGI (International Service of Geomagnetic Indices)
Le Service International des Indices Géomagnétiques (International Service of
Geomagnetic Indices – ISGI) est en charge de la diffusion et de la préservation des indices
42
géomagnétiques, et des tables d'événements magnétiques remarquables, reconnus par la
communauté internationale.
Les indices d’activité́ magnétique sont une source de données incontournable pour la
météorologie de l’espace et permettent d’étudier la géoeffectivité́ des phénomènes
magnétiques externes (physique des relations Soleil-Terre, couplage ionosphèremagnétosphère, etc) pouvant impacter jusqu’aux infrastructures humaines et aux populations.
Les indices d’activité magnétiques gérés par ISGI sont basés sur les rapports
d'observatoires magnétiques répartis sur toute la planète et calculées avec l'aide des 6 Instituts
Collaborateurs d’ISGI.
ISGI est le Service International de référence de l’ Association Internationale de
Géomagnétisme et d'Aéronomie (International Association of Geomagnetism and Aeronomy IAGA) pour la validation, la diffusion et la préservation des indices géomagnétiques au travers
de son portail Web officiel.
OSU responsable :
EOST
CNES
Autre SNO impliqué :
double label du service avec : AA-ANO-6
Site web :
http://isgi.unistra.fr/
ST-ANO-5 : Service national d'observation en instabilités de versants
Le service d'observation OMIV regroupe à l'heure actuelle 4 OSU (OSUG, EOST, OCA,
THETA), 5 laboratoires (ISTerre, IPGS, GéoAzur, Chrono-Environnement, Emmah) et des
partenaires opérationnels (CEREMA, ONF-RTM).
Son objectif est d'étudier la dynamique des mouvements gravitaires (endommagement,
déclenchement, propagation) et l'effet des forçages externes (climat, séismes). De par ses
enjeux économiques et sociétaux, cette problématique s'avère cruciale dans les zones de
montagne. A l'heure actuelle, les variabilités spatio-temporelles de la dynamique des
mouvements de terrains, et celles de leurs forçages, rendent difficiles leur modélisation, malgré
les progrès spectaculaires des simulations dans ce domaine. Ce blocage ne peut être levé que
par un apport de d'observations multi-capteurs et multi-paramètres, à partir de réseaux denses,
et a haute fréquence temporelle.
On peut par exemple souligner l'apport de l'auscultation sismique, qui couplée aux mesures
de déplacement, permet entre autre de suivre l'endommagement des massifs depuis la
localisation des zones actives et d'éventuelles surfaces de glissement pré-rupture, jusqu'à la
propagation du glissement "catastrophique". On accède ainsi à une mesure fine de la rhéologie
des mouvements de versants : fragile-plastique pour les roches dures, glissement-écoulement
pour les roches tendres.
L'observatoire OMIV a focalisé ses mesures sur quatre sites représentatifs des
mécanismes observés dans les Alpes françaises (roches tendres/dures, mouvements lents ou
plus rapides):
• Glissement d'Avignonet
• Glissement de La Clapière,
• Glissement de Séchilienne
• Glissement de Super-Sauze
43
Sur chaque site, une instrumentation multi-technique permanente est déployée depuis
2007. Cet observatoire constitue une base de données unique au niveau international dans
cette discipline. Les observations visent à caractériser:
• la cinématique de déplacement et de déformation (par géodésie terrestre et spatiale,
inclinométrie, extensométrie),
• le comportement sismique du glissement (endommagement fragile via les
microséismes et réponses aux séismes régionaux),
• les réponses hydrologiques/hydro-géochimiques aux forçages météorologiques.
Le croisement entre ces observations apporte de nouvelles contraintes sur la
compréhension de la dynamique des mouvements gravitaires et leur susceptibilité aux forçages
externes. Des avancés scientifiques significatives en cours (méthodes de localisations microsismiques, suivi temporel d'éboulement via les signaux sismiques, bruit de fond sismique
comme indicateur d'endommagement, suivi géodésique haute fréquence, suivi hydrogéochimique des écoulements en fracture) s'appuient sur la dynamique de l'observatoire OMIV.
L'objectif de cet observatoire est de pérenniser les acquisitions actuelles, avec un effort
particulier sur la diffusion rapide des données et de solutions de traitements (déplacement
journalier par GNSS, taux de sismicité/catalogue micro-sismique) pour les 4 sites. Les données,
qui disposent d'un DOI, sont mises progressivement en accès sur RESIF (données
sismologiques) ou sur le site web OMIV.
OSUs et laboratoires responsables :
•
OSUG/ISTerre, EOST/IPGS, OCA/Géoscience Azur, THETA/Chrono-Environnement,
UAPV/Emmah
CEREMA, ONF/RTM
Site web :
http://omiv.osug.fr
ST-ANO-6: Sites instrumentés:
En complément des Services nationaux d’observation de l’INSU, l’étude de certains
phénomènes localisés peut nécessiter une durée d’observation de quelques années
(supérieure aux campagnes), en continu ou de façon répétée, et/ou avec une densité spatiale
supérieure (par exemple en cas de forçage de certains phénomènes, pour des observations
pluridisciplinaires de durée limitée, ou dans des sites situés à l’étranger,….).
Pour ce faire, et notamment si les données sont complémentaires des réseaux
permanents existants, l'INSU labellise des « sites instrumentés » pour des durées de quelques
années afin de faciliter la reconnaissance nationale et internationale de ces initiatives. La
labellisation « site instrumentée » se distingue de celle d’un Service National d’Observation par
l’absence d’un engagement financier automatique de l’INSU.
VI-Laboratoire souterrain à bas bruit (LSBB)
Le Laboratoire Souterrain à Bas Bruit de Rustrel Pays d’Apt (LSBB) donne accès en
surface et en souterrain (de 0 à 518m), au sein d’une plateforme carbonatée analogue des
réservoirs du Moyen-Orient.
Situé dans la zone non saturée du karst, au dessus de l’aquifère de Fontaine-de-Vaucluse,
dans le Parc Naturel du Luberon faiblement anthropisé, il permet une écoute des phénomènes
naturels avec une qualité de bruit environnemental favorable notamment à l’étalonnage de
44
dispositifs métrologiques avancés haute résolution et à l’observation d’événements rares ou de
faible amplitude.
Emplacement :
Laboratoire souterrain à bas bruit (LSBB) Rustrel 84400 France
OSU (et unité) responsable:
OCA (Géoazur)
Site web:
http://www.lsbb.eu
Autres instituts impliqués:
AMU, UAPV, UNS
VI-Corinth rift laboratory (CRL)
Le rift de Corinthe, en Grèce, séparant le Péloponnèse du Continent, est l'une des
structures tectoniques en extension les plus actives dans le monde, avec une dizaine de
séismes destructeurs en un siècle. Sa partie ouest a fait, dès 1990, l'objet de recherches
intensives, par des équipes françaises et grecques, qui ont mis en évidence son ouverture
Nord-Sud à plus d'un centimètre/an, cartographié les failles actives, et étudié en détail les
séismes destructeurs de 1992 et 1995.
En 2000, le lancement du projet européen CRL (Corinth Rift Laboratory), associant des
dizaines d'instituts de recherche et d'universités, a permis de nombreuses campagnes de
terrain, géologiques et géophysiques, et la mise en place progressive de plusieurs réseaux de
surveillance
continue:
sismologique,
géodésique,
hydrologique,
géochimique,
et
marégraphique.
CRL a pour objectif de mesurer et comprendre l'activité des failles de cette partie du rift,
dont les dernières ruptures sismiques remontent à un, voire plusieurs siècles : ces segments de
failles, formant un réseau d'une trentaine de kilomètres, pourraient donc produire un ou
plusieurs séismes de magnitude supérieure à 6 d'ici quelques décennies. En attendant, les
microséismes détectés (10000 par an en moyenne) apparaissent sous forme de crises intenses
dont les plus grandes s'étendent sur 20 km et durent quelques mois, avec des magnitudes
principalement entre 1 et 3, mais pouvant parfois atteindre 4, voire 5.
Quelle est la cause de ces pulsations sismiques : glissements transitoires sur les failles, ou
migrations de pression d'eau en leur sein ? Comment contribuent-elles à l'ouverture quasicontinue du rift ? Comment préparent-elles, ou inhibent-elles, la rupture prochaine des aspérités
sismiques, actuellement bloquées, à la source de futurs grands séismes ? Répondre à ces
questions, et à de nombreuses autres, est le défi relevé par CRL pour les prochaines
décennies. Cela exigera le renforcement des réseaux de surveillance dans cette région du rift
de Corinthe, et un travail d'analyse, d'interprétation, et de modélisation véritablement pluridisciplinaire.
Les données qui se présentent sous forme de séries temporelles à pas constantes et qui
possèdent un DOI sont mis à disposition sur le site RESIF.
OSU responsable:
IPGP
Autres OSUs participants:
OCA, EOST
ENS
45
Partenaires étrangers:
Université de Patras, Université dʼAthènes, Observatoire dʼAthènes (NOA), Université
Charles de Prague
Site web: http://crlab.eu/
VI-European multidisciplinary seafloor observatory (EMSO)
The vision of EMSO is to allow scientists all over the world to access observatories data
following an open access model. EMSO will deliver multiparametric, long-term (years) time
series addressing the seabed and the water column. EMSO observatories will be equipped with
a common set of sensors for basic measurements and further sensors for specific purposes
defined by the users. A non-exhaustive list of measurements and sensors that can be
performed with seafloor observatories is: seismic ground motion, Gravity, Magnetism, Geodesy
and seafloor deformation, Fluid related processes monitoring, Chemical and Aqueous Transport
(CAT), Pore pressure, Gas hydrate monitoring, Dissolved Fe, Mn and sulfide species, Acoustic
tomography, CTD equipment for hydrothermal vents, Methane, Carbon dioxide, Heat Flow,
Nutrient analyzers, pH, Eh and alkalinity, hydrocarbon fluorescence, In situ Mass spectrometer,
Particle flux trap, Image based particle flux, Pigment fluorescence, Deep biosphere sensors,
Time-Lapse Cameras, Holographic imaging, Videos, Passive and active acoustics, Zooplankton
sampling, In situ sample processors with molecular/genetic probes, In situ respiration,
The ESONET-NoE project, funded by the European Union within the Framework
Programme 6 (FP6) is providing a demonstration of the data service potential of EMSO
research infrastructure. A data portal has been set up by the ESONET project and can be
accessed at the following Url: http://dataportals.pangaea.de/esonet/
OSU responsable :
IPGP
Autres OSUs/unités participants:
OCA, LOV, PYTHEAS, DT-INSU
IFREMER
VI-Observatoire hydroacoustique de la sismicité et de la biodiversité (OHASIS-BIO)
L’objectif de ce site instrumenté est d’installer pour une période 5 à 10 ans dans l’océan
Indien austral un réseau de 5 à 10 hydrophones pour réaliser une surveillance conjointe :
• de l’activité sismique (et magmatique) associée aux trois dorsales de l’océan Indien
dont les taux d’expansion sont contrastés (ultra-lente à intermédiaire, taux de 1.6 à
7.0 cm/an) et à la région de déformation diffuse intraplaque de l’océan Indien
central ; en particulier, de la sismicité de faible magnitude (2.5-4.5) qui n’est pas
enregistrée par les réseaux sismologiques terrestres ;
• des grands mammifères marins présents dans l’océan austral (baleine bleue
antarctique, baleine bleue pygmée, rorqual commun). Depuis l’interdiction de la
pêche baleinière dans les années 60, on ne dispose que de très peu d’observations
sur l’état des populations, quasiment décimées pour certaines espèces étudiées, et
plus généralement sur leur écologie.
46
La réalisation de ces 2 objectifs nécessite des périodes d’observation continue
suffisamment longues pour être représentatives de l’activité sismique ou volcanique de ces
frontières de plaques ou de l’activité saisonnière des mammifères marins. Les ondes
acoustiques qui les caractérisent sont dans la même bande de fréquence et peuvent donc
profiter des mêmes configurations instrumentales. La géométrie du réseau a été adaptée pour
satisfaire à la fois les objectifs scientifiques et les contraintes logistiques, les sites étant placés
sur les routes du N.O. Marion Dufresne vers les îles australes (Crozet, Kerguelen, Amsterdam).
Les premiers instruments ont été déployés dans le canal SOFAR, couche d’eau à faible
vitesse du son (500-1000m de profondeur selon la latitude), dans lequel les ondes acoustiques
se propagent sur de très longues distances (> 1000 km) avec une faible atténuation.
Responsable(s):
Jean-Yves Royer, Domaines océaniques
[email protected]
Site web:
http://194.167.226.153/observation/sismicite-oceanique
VI-Volcans explosifs - laboratoires indonésiens (VELI)
La compréhension du fonctionnement des volcans explosifs à dômes est un challenge
majeur pour la volcanologie. La communauté volcanologique française sera tôt ou tard
confrontée à une situation de crise majeure aux Antilles (Soufrière de Guadeloupe et/ou
Montagne Pelée). Or, la Montagne Pelée est actuellement en sommeil et la Soufrière de
Guadeloupe en activité hydrothermale de basse température et leur étude ne permet pas
d’aborder certains aspects typiques de l’activité catastrophique de ces volcans à dômes (gaz de
haute température, déclenchement et mise en place des coulées pyroclastiques ou lahars,
déformations actives, dynamique des dômes, etc. De plus, l’instrumentation pour la surveillance
de ce type d’activité doit pouvoir être testée et validée en contexte éruptif pour une meilleure
adéquation, et d’évidence les volcans français antillais ne constituent qu’en partie un terrain sur
lequel peut s’effectuer une telle validation. Le site instrumenté VELI (Volcans Explosifs
Laboratoire Indonésien) a été créé pour pallier ces insuffisances. Trois de ces volcans (Merapi,
Semeru, Kelut) situés à Java, volcans à dôme considérés comme des volcans analogues des
volcans français, constituent des sites idéaux pour la mise en place de réseaux de surveillance,
le développement et la validation d’instrumentation et la préparation d’équipes françaises aux
situations de crise sur ce type de volcans.
Des activités de ce type sont déjà menées sur ces sites dans le cadre d’une coopération
internationale (France-Indonésie, financement MAE) depuis 22 ans. Cette coopération très
active et productive démontre la faisabilité de ce projet d’observation et fournit une base
minimale en terme d’organisation pour le service. Ce projet est un projet structurant pour la
volcanologie française. Il a pour ambition de développer des synergies inter-laboratoires, et de
fournir un soutien aux équipes des observatoires en cas de besoin.
Responsable :
Jean-Philippe Métaxian
Site web:
http://veli.obs.ujf-grenoble.fr/.
VI-Sites instrumentés pour l'étude des processus sismogéniques et de l'aléa
sismique des zones de subduction : Chili et Mexique
47
Chile and Central Mexico are both young oceanic crust subduction zones with high rates of
subduction. As such they are classically identified as potential sites of large subduction
earthquakes following the early classification of Ruff and Kanamori in the 1980's. The 2004
Sumatra-Andaman earthquake actually spurred a reappraisal of such age and rate-dependence
among the mega-thrust earthquakes. North Chile and Central Mexico represent quite different
types – almost two end members - of young and fast subduction zones. The main scientific
challenges are to:
• Build and provide long-term integrated data collection (seismology, geodesy, long
base inclinometry, InSAR, tectonics) in two different high-activity subduction areas,
a critical thing to do if plate boundary processes, and their variability, are to be
better understood.
• Develop and share innovative instrumental techniques that can be used in both sites
andtherefore assessed in different subduction contexts.
• Develop and share innovative modelling methods and data analysis tools, allowing
collaborative comparative studies of plate boundary processes, and their variability,
across different subduction contexts.
• Improve our understanding of the seismic cycle, over the wide range of space and
time spectrum of plate boundary processes, in different subduction contexts in
relation with the seismic hazard assessment.
• Increase the international visibility of the INSU research activities and
instrumentation efforts on the problem of mega-thrust earthquakes and transient
phenomena in active subduction zones. develop innovative detection, localization
and frequency analysis methods of the wide variety of slow transient events during
the seismic cycle – and their space and time variability – along and across different
subduction zones.
Responsable(s)
Michel Campillo (Mexique)
Jean-Pierre Vilotte (Chili)
48
SURFACES
ET
CONTINENTALES
INTERFACES
Les actions de plus en plus prégnantes de l’homme sur son environnement posent le
problème des transformations et de la vulnérabilité de ce dernier sous l’effet des pressions
anthropiques croissantes et diversifiées. En retour, elles induisent de nouveaux risques qu’il
convient de bien renseigner et évaluer pour mieux asseoir scientifiquement les politiques de
prévention et de remédiation.
Les champs ici concernés sont ceux de la biosphère continentale, de la pédosphère, de
l’hydrosphère et de leurs interfaces avec l’atmosphère et le milieu marin côtier.
La complexité et l’inertie des systèmes considérés jointes à la forte variabilité spatiotemporelle des forçages climatiques et anthropiques nécessitent l’acquisition sur le long terme
de données fiables et spatialisées permettant l’identification des tendances évolutives, la
détection des ruptures d’équilibre, la capture de phénomènes exceptionnels, donc rares, et in
fine, une meilleure compréhension et modélisation des différents processus impliqués.
Un aspect spécifique aux Surfaces et Interfaces Continentales concerne la notion
complémentaire d’expérimentation à long terme conduisant à « la manipulation » de certains
facteurs environnementaux et/ou de modes d’occupation des espaces et d’exploitation des
ressources.
Certains services labellisés par l’INSU, compte tenu de leur problématique scientifique,
bénéficient de la complémentarité avec des Services d’Observation qualifiés « d’opérationnels »
tels que ceux de Météo-France, du Ministère de l’Ecologie et du Développement Durable,
d’EDF et des Collectivités Territoriales pour la France, des Services Nationaux de la
Météorologie et de l’Hydraulique à l’étranger.
SIC- ANO-1 : Zone critique et eau continentale
I-1 : AMMA-CATCH (Observatoire hydrologique, écologique et météorologique
de long terme en Afrique de l’Ouest)
L’Afrique de l’Ouest est une région hautement vulnérable aux impacts du changement
climatique. Le Service d’Observation AMMA-CATCH documente la variabilité climatique et
hydrologique associée à la Mousson Ouest-Africaine. Son objectif est de comprendre les
interactions entre le cycle de l’eau, la dynamique de la végétation et la variabilité du climat aux
échelles intra-saisonnières à pluriannuelles La stratégie d’observation multi-échelles s’appuie
sur un réseau spécifiquement mis en place pour les besoins scientifiques du projet mais aussi
sur les réseaux opérationnels des pays concernés et sur les observations satellitaires dans
différents domaines de longueur d’ondes.
OSU responsable :
OSUG avec la participation de l’OMP et de l’OREME.
Le dispositif est constitué de trois sites étagés en latitude de manière à échantillonner le
gradient éco-climatique caractéristique de la région : le Gourma malien (34000 km2), le degré
carré de Niamey (11000 km2) et la Haute-Vallée de l’Ouémé au Bénin (14000 km2).
49
• Composantes du cycle de l’eau continental (précipitations, ruissellement, piézométrie des
aquifères, débits des rivières, limnimétrie des mares, humidité du sol, évapotranspiration,
qualité des eaux (conductivité, turbidité, MES…).
• Suivi de la dynamique saisonnière de la végétation (LAI, fAPAR, biomasse, …), de
l’occupation des sols et des états de surface.
• Météorologie (pression, température, humidité, vent, bilan radiatif) et micrométéorologie
(chaleur sensible et latente, flux de carbone).
Bases de données :
Les données du SO sont disponibles sur le portail http://bd.amma-catch.org/amma-catch2/
:. Les données acquises sur la période 2002-2009 se trouvent également dans la base de
données du programme AMMA (Analyses Multidisciplinaires de la Mousson Africaine).
• En France : IRD, CNES
• A l’étranger : AGRHYMET (Niger), Université d’Abomey-Calavi (Bénin), Universités Abdou
Moumouni de Niamey, de Zinder et de Maradi (Niger), Faculté des Sciences et Techniques
(Mali), Institut d’Economie Rurale (Mali), Services nationaux de la Météorologie et de
l’Hydraulique (Bénin, Mali, Niger).
GEWEX (Global Energy and Water cycle EXperiment); FLUXNET (Integrating Worldwide
CO2, Water and Energy Flux Measurements); ISMN (International Soil Moisture Network); eLTER (European Long-Term Ecosystem and socio-ecological Research Infrastructure), Réseau
CZEN (Critical Zone Exploration Network).
Site web : http://www.amma-catch.org/
I-2 : BVET (Bassins Versants Expérimentaux Tropicaux)
L’objectif est l’acquisition de chroniques climatiques, hydrologiques et biogéochimiques sur
plusieurs écosystèmes continentaux tropicaux permettant d’étudier i) l’influence des forçages
climatiques et anthropiques (agriculture) sur les grands cycles hydrogéochimiques et ii) les
processus d’altération-érosion chimique des socles granito-gneissiques. La stratégie
d’observation repose sur une approche intégrée à plusieurs échelles spatiales : l’échelle locale
(de 1 à 80 km2) pour l’étude du fonctionnement des éco-agro-systèmes ; l’échelle régionale
(entre 1000 et 10000 km2) pour capter les variations des signatures chimiques et évaluer les
transferts de matière. Le SO BVET est intégré aux programmes PPR IRD : SELTAR (chantier
indien) et FTHAC (chantier camerounais). Il fait partie du SOERE RBV de l’alliance AllEnvi.
OSU responsable :
• Péninsule indienne : climato-séquence du bassin de la Kabini (7000 km2) et les sousbassins versants expérimentaux de Mule Hole (430 ha, couverture forestière), Maddur (730
ha, partiellement cultivé), et Berambadi (84 km2, cultivé, inclus Maddur),
• Sud-Cameroun : bassin du Nyong (18500 km2) et 4 sous-bassins emboîtés dont le bassin
versant expérimental de Nsimi (60 ha).
• Variables climatiques (précipitations, rayonnement, température et hygrométrie de l’air,…),
50
•
•
Variables hydrologiques (débits des rivières, piézométrie des aquifères, bilans hydriques de
la zone non saturée des sols),
Variables géochimiques (cations et anions majeurs, alcalinité, Carbone Organique Dissous,
silice, Matières En Suspension, pH, température).
Le bassin versant de Nsimi est également pourvu d’une station IDAF (voir AO-SO1/I-2).
Bases de données :
Les données générées par le SO BVET sont accessibles librement sur le site
http://bvet.obs-mip.fr/. Elles sont référencées par DOI.
• En France : IRD et Université Paul Sabatier de Toulouse
• Au Cameroun : Institut de Recherches Géologiques et Minières-Centre de Recherches
Hydrologiques (IRGM-CRH), Universités de Yaoundé I et de Dschang,
• En Inde : l’Indian Institute of Science (IISC) de Bangalore, dans le cadre d’un laboratoire
Mixte International « Cellule Franco-Indienne de Recherches en Sciences de l’Eau
(CEFIRSE) » et avec l’IRD, le CNRS, l’INRA, l’UPS et l’UPMC.
IGAC-DEBITS et Critical Zone Exploration
Consortium, e-LTER.
I-3 :
Network-Weathering
System
Science
H+ (réseau national de sites hydrogéologiques)
Le service national d’observation H+ est un réseau de sites hydrogéologiques
expérimentaux dont la mission est de fournir des données pertinentes – y inclus des chroniques
ou expériences long terme – pour la caractérisation, la quantification et la modélisation des
transferts d'eau, d’éléments et d’énergie dans les aquifères hétérogènes, notamment fracturés
et/ou karstiques. Le couplage observations - théories - modèles est ainsi une mission
essentielle d’H+ qui permettra de construire les outils nécessaires à une gestion raisonnée des
masses d’eau et une évaluation des risques et conséquences de leur possible contamination.
OSU de Rennes
Le réseau H+ comprend actuellement 4 sites hydrogéologiques (Ploemeur, Poitiers,
Majorque, et le Durzon) très complémentaires en termes de nature du milieu géologique,
d’exploitation hydraulique et d’objectifs de recherche. Le dispositif est complété dans le cadre
du SOERE H+ international par 4 sites pilotés par des partenaires français (LSBB, Hyderabad)
et européens (Llobregat, Krauthausen), avec lesquels des nouvelles collaborations ont été
établies depuis 2012 (date de la création du SOERE).
51
Fréquence Année, semestre Mois Jour Heure Minute Seconde Milliseconde Campagnes expérimentales Paramètres Sites du SO H+ Hydrochimie , temps de résidence, profils de température en Ploemeur, Majorque, Durzon forage Hydrochimie zone non-‐saturée Ploemeur Résistivité Majorque, Durzon Données météo, température et Durzon, Poitiers, Ploemeur conductivité en forage Niveaux piézométriques, GPS, Durzon, Poitiers, Ploemeur, suivi non-‐saturé (teneur en eau, Majorque pression d’eau, températures) Gravimétrie, inclinomètres, tour Durzon, Ploemeur de flux, GPS Sismomètre Ploemeur Géophysique de puits (multi-‐
paramètres, gamma ray, imagerie de paroi, résistivité, PS, flowmétrie) et géophysique de surface (électrique, électromagnétisme, sismique). Détermination des propriétés Ploemeur, Poitiers, Majorque, hydrauliques par essais de pompage, Durzon mesures de vitesses d’écoulement … Développement de la mesure distribuée en forage par fibre optique. Caractérisation, imagerie et étude des processus de transport dans les milieux hétérogènes Base de données :
Les données sont disponibles sur le site: hplus.ore.fr.
- UMRs: Géosciences Rennes (UMR 6118 CNRS), IC2MP (UMR 7285), Géosciences
Montpellier (UMR 5243),
- Observatoires: Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR),
Observatoire de Recherche Méditerranéen en Environnement de Montpellier (OREME)
- Organismes: CNRS / INSU, Université Rennes I, Université de Poitiers, Université de
Montpellier
Partenaires du SOERE : BRGM, UMS LSBB, UMR EMMAH, UMR Géosciences Azur
Les sites du réseau H+ accueillent chaque année des expériences menées pas des
partenaires internationaux incluant : Université de Lausanne (Suisse), MIT (USA), Université
d’East Anglia (UK), Oregon State University (USA), University of California at Long Beach
(USA), Université de Liège (Belgique), Université de Bochum (Allemagne), Politecnico di Milano
(Italie), European Center for Geodynamics and Seismology (Luxembourg), Virginia Tech (USA),
Université de Neuchatel (Suisse). Ces collaborations sont en général co-financées par H+ et
des programmes de recherche européens.
Le réseau H+ fait partie, avec le réseau RBV, du réseau européen eLTER « European
Long-Term Ecosystem and socio-ecological Research Infrastructure ». Par ailleurs H+ pilote le
projet de réseau européen de formation Marie Curie ENIGMA « European training network for
In situ imaGing of dynaMic processes in heterogeneoussubsurfAce environments » soumis en
janvier 2016, comprenant les principaux sites expérimentaux en Europe dans ce domaine. Le
futur réseau (en cours d’évaluation) inclura, en plus des partenaires du SOERE H+
international, les partenaires académiques suivant : Julich Research center (Allemagne), CSIC
Barcelone (Espagne), Université de Liège (Belgique), Université de Tubingen (Allemagne),
52
Université de Copenhague (Danemark), Université de Lausanne (Suisse), Université de
Neuchatel (Suisse), l’université de Stanford (USA) et l’Oregon State Université (USA). Il
s’appuiera également sur un réseau d’entreprises associées : muQuans (constructeur de
gravimètres absolus, France), ITASCA (bureau d’étude, France), SILIXA (fournisseur
d’instruments de mesure par fibre optique, Angleterre), SKB (Agence responsable du stockage
desdéchets nucléaires en Suède), Geotechnik Heiligenstadt (bureau d’étude, Allemagne),
Aquale (bureau d’étude Belgique), SHS (start up, Italie).
I-4 : KARST
karstiques)
(réseau
national
d’observation
des
hydrosystèmes
L'objectif du SO KARST est d'acquérir et mettre à disposition de la communauté
scientifique les données nécessaires et pertinentes pour la compréhension du fonctionnement
des hydrosystèmes karstiques, depuis l'échelle du bassin versant jusqu'à celle des différents
compartiments hydrologiques/hydrogéologiques. Le réseau s'appuie sur les forces
d’observation et de recherche sur le karst permettant ainsi de comparer, mutualiser et unifier les
approches (outils, méthodes, concepts).
Le rôle du karst dans le cycle hydrologique est estimé d'un point de vue quantitatif et
qualitatif, les problématiques abordées concernant notamment i) les mécanismes de transfert et
de transport, ii) les liens entre structure géologique et écoulements, iii) la sensibilité de la
ressource karstique face aux changements globaux.
Le développement d'approches de traitement numérique et statistique de données, de
méthodes d'investigation géophysique et de modélisation est considéré comme un élément
important venant renforcer l'activité centrale d'acquisition de données.
OSU responsable :
OSU OREME (Observatoire de Recherche Méditerranéen de l’Environnement)
KARST est constitué d'un panel représentatif des différentes typologies
d'environnements carbonatés karstiques, tant sur le plan physiographique (plaine, causse,
montagne, littoral) que géologique (craie, calcaire, dolomie), dans des contextes climatiques
distincts (sites en climat méditerranéen, océanique ou continental, avec ou sans régime nival)
en domaine urbain, périurbain, ou rural.
• Variables hydrologiques (précipitations, débits et niveaux d'eau aux exutoires karstiques
ainsi que dans les différents compartiments du karst)
• Variables physico-chimiques (conductivité électrique, température, turbidité, pH,
fluorescence naturelle)
La stratégie d’observation est renforcée i) par la mesure systématique de variables
géochimiques sur certains sites (ions majeurs, éléments traces, isotopes de la molécule d'eau
et de certains éléments (C, Sr, B, Li), carbone organique total, gaz dissous), ii) par la mise en
œuvre et le développement de techniques géophysiques pour une meilleure appréhension du
lien données-modèles.
Base de données :
Après traitement et validation, les données sont accessibles depuis un portail
comprenant les métadonnées de chacun des sites (norme iso 19115), la bancarisation étant
assurée par chacun des différents sites.
53
OMP, OSU PYTHEAS, OSU THETA, OSUC, BRGM, Laboratoire METIS, Laboratoire M2C,
Laboratoire EMMAH, Laboratoire I2M GCE
Collaboration avec l’Université de Floride sur les dynamiques d'interactions
Karst/Rivière, l'Université du Texas à Austin sur la réponse des grands aquifères karstiques aux
changements globaux, le Karlsruhe Institute of Technology (KIT) sur la recharge artificielle liée
aux barrages en région karstique. Appartenance au SOERE RBV
Site web: www.sokarst.org
I-5 :
HYBAM (HYdrologie et Biogéochimie du Bassin Amazonien)
HYBAM a pour objectif le suivi à long terme des variables hydrologiques et
biogéochimiques du bassin hydrographique amazonien afin de caractériser ses apports
hydrosédimentaires et géochimiques à l’Océan Atlantique. Les données collectées permettent
d’évaluer les contrôles géodynamique, climatique et biogéochimique sur l’érosion et l’altération
des reliefs et sur les transferts de matière. Elles permettent également d’étudier l’impact de la
variabilité hydroclimatique et des activités humaines dans les bassins des fleuves amazoniens
et de Guyane.
OSU responsable :
Le Service d’Observation s’appuie sur dix-sept stations réparties sur 8 pays dont treize sont
localisées sur le Bassin de l’Amazone (Bolivie, Brésil, Pérou, Équateur, Colombie) et sur les
fleuves Maroni et Oyapock en Guyane Française. Deux stations supplémentaires sont situées
sur des bassins ayant leur exutoire à l’Océan Atlantique tropical : le Congo (second plus grand
fleuve du monde) et l’Orénoque (troisième plus grand fleuve du monde). Les stations
amazoniennes sont localisées à l’exutoire des principaux sous-bassins de l’Amazone
représentatifs des différentes sources d’apports et couvrant l’ensemble de la variabilité
climatique et géologique du bassin. Les stations situées hors du bassin Amazonien permettant
d’étudier l’impact de la variabilité climatique à plus large échelle.
Toutes les stations d'observation (17) suivent le même protocole et fournissent les mêmes
paramètres :
- Données hydrologiques (hauteurs d’eau et débits journaliers/mensuels) et paramètres
hydrochimiques de l’eau (température, conductivité électrique, pH, concentrations en matières
en suspension - MES),
- Paramètres géochimiques des eaux (cations et anions majeurs, éléments trace, silice,
Carbone Organique Dissous, isotopes du Sr),
Les mesures au sol sont complétées par des observations satellitaires du niveau des
fleuves et de la charge en suspension (radar altimétrique et couleur de l’eau). Une base de
données de mesures acoustiques de débit par ADCP collectées aux différentes stations est
également disponible.
Base de données :
Les données sont disponibles sur le site http://ore-hybam.org où sont également
disponibles les rapports de missions de terrain des équipes du SO, la bibliographie produite et
54
les travaux scientifiques présentés lors des réunions scientifiques biannuelles. Des logiciels de
traitement et visualisation des données sont distribués gratuitement sur le même site :
HYDRACCESS (données hydrologiques et sédimentaires), Vals (altimétrie spatiale), MOD3R
(couleur de l’eau satellitaire).
En France le SO HYBAM est associé à l’IRD, la DEAL-Guyane et l’Université Toulouse 3.
A l’étranger, le SO HYBAM est associé à de nombreuses universités et services nationaux
au Sud, dans tous les pays où il opère :
- Brésil : Universités de Manaus UFAM, Brasilia UnB et Niteroi UFF, Agence de l’Eau du
Brésil ANA, Service Géologique du Brésil CPRM ;
- Pérou : Service d’Hydrologie et de Météorologie du Pérou SENAMHI, Institut de
Géophysique du Pérou IGP, Autorité Nationale de l’Eau – ANA, Université Agraire de La
Molina – UNALM ;
- Bolivie : Université Mayor San Andres de La Paz UMSA, Service d’Hydrologie et de
Météorologie de Bolivie SENMAHI ;
- Equateur : Service d’Hydrologie et de Météorologie d’Equateur INAMHI, Université San
Francisco USFQ ;
- Venezuela : Service d’hydrologie et de Météorologie du Venezuela INAMEH, Université
Centrale du Venezuela UCV ;
- Colombie : Service d’Hydrologie et de Météorologie de Colombie IDEAM ;
- Congo : Université de Brazzaville UMNG, Service des voies navigables SCEVN
SOERE RBV, Critical Zone Exploration Network (CZEN). Large-Scale
Atmosphere Experiment in the Amazon LBA.
I-6 :
OHM-CV
Cévennes-Vivarais)
(Observatoire
Hydrométéorologique
Biosphere-
Méditerranéen
L’objectif du dispositif d’observation est centré sur l’amélioration des connaissances et des
capacités de prévision du risque hydrométéorologique associé aux pluies intenses et aux crues
éclairs dans un contexte de changement climatique avéré et de pression anthropique accrue.
En liaison étroite avec plusieurs services opérationnels, l’OHM-CV développe trois stratégies
d’observation : 1) l'observation hydro-météorologique détaillée et durable sur un site pilote
centré sur la région Cévennes-Vivarais, région en France la plus soumise à ce type d’aléa, 2) la
réalisation de retours d’expérience hydrologique et socio-économique sur les événements
extrêmes se produisant sur l'ensemble des régions méditerranéennes de l'Europe de l'Ouest et
3) la caractérisation probabiliste des pluies et débits extrêmes par l'utilisation de l'archive
historique.
OSU responsable :
Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble.
Concernant la fenêtre Cévennes-Vivarais (32000 km2), stratégie multi-échelle (de la
parcelle, aux petits bassins expérimentaux, aux grands bassins versants allant de l’Ardèche à
l’Hérault) sur des types de sols et des paysages représentatifs de la région.
• Champs de précipitations par radar météorologique et réseaux pluviométriques au sol
(160 postes journaliers et 280 postes au pas de temps horaires à infra-horaires couvrant
l’ensemble de la région dont une trentaine propre au réseau OHM-CV concentrée sur
les bassins expérimentaux) à partir desquels des réanalyses sont produites ;
55
Débits aux exutoires des principaux bassins et sous-bassins versants par un réseau de
40 stations limnimétriques (dont une vingtaine propre au réseau OHM-CV sur les
bassins expérimentaux).
Le dispositif est complété par une instrumentation concentrée sur les bassins
expérimentaux portant notamment sur la caractérisation de la distribution granulométrique des
gouttes de pluie pour l’estimation des précipitations par radar et les impacts sur l’érosion ;
l’étude des processus de formation des écoulements par le suivi de l’humidité des sols, des
débits des rivières (à la fois par des méthodes classiques ou sans contact), des transports de
matières en suspension, ainsi que des mesures de température, de conductivité de l’eau et des
mesures géochimiques. L’OHM-CV collecte également des données sociales concernant l’état
de conscience, les activités et les comportements des individus, notamment leur mobilité, au
cours ou à la suite de situations de crise hydrométéorologique.
•
Base de données :
Les données et produits sont disponibles sur le site http://www.ohmcv.fr
UMR CNRS (CNRM, ESPACE, HSM, IMFT, LaMP, LIG, LTHE, PACTE), IFSTTAR,
IRSTEA, Ecole des Mines d’Alès, Services opérationnels de Météo-France (DSO/CMR),
Services de Prévision des Crues, SCHAPI, EDF/DTG-Grenoble.
Réseau européen d’Observatoires Hydrométéorologiques (Espagne, France, Italie, Grèce,
Israël). Membre du SOERE Réseau de Bassins Versants. L’OHM-CV est résolument impliqué
dans le projet HyMEX dans le cadre du méta-programme MISTRALS et vise à être un site de
validation du projet GPM (Global Precipitation Mission de la NASA et JAXA).
I-7 :
OHGE (Observatoire Hydro-Géochimique de l’Environnement)
L’objectif est l’acquisition de chroniques climatiques, hydrologiques et géochimiques sur un
hydro-écosystème forestier vosgien afin d’y étudier les thématiques suivantes :
- Le cycle de l’eau à l’échelle d’un petit bassin versant de montagne. En effet dans ces
environnements la ressource en eau provient uniquement des sources naturelles
captées, et peut donc être perturbée par les changements climatiques et en particulier
les variations du régime pluviométrique.
- les processus d’échanges à l’interface atmosphère/eau/sol/plantes et en particulier
l’évolution de la fertilité minérale des sols (Ca, Mg). Les forêts du site sont en partie
dépérissantes à cause des carences des sols en alcalino-terreux. Nous étudions donc
les cycles biogéochimiques élémentaires à l’échelle de parcelles de sol.
- Les processus d’altération chimique et d’érosion.
- Les évolutions long-termes de l’écosystème et en particulier les réponses de celui-ci
face à diverses perturbations (exploitation forestière, changements climatiques, pollution
atmosphérique).
OSU responsable :
Ecole et Observatoire des Sciences de la Terre de Strasbourg.
Bassin versant de moyenne montagne (883-1146 m, massif vosgien) du Strengbach (80
ha), de formation globalement monolithologique granitique, sous climat océanique tempéré
montagnard.
• Variables climatiques : pluie, température, humidité, vents, rayonnement
56
•
•
Variables hydrologiques : débits, hauteurs piézométriques
Variables physico-chimiques : température, pH, conductivité, alcalinité, cations et anions
majeurs, silice dissoute, COD
Base de données :
La base de données est disponible sur le site http://ohge.unistra.fr/ ou http://bdd-ohge.ustrasbg.fr/
INRA, BRGM, Université de Strasbourg, UMR CNRS (IPGS, LHYGES), ONF, commune
d’Aubure et de Sainte-Marie aux Mines. .
SoilTrec (Soil Transformation in European Catchment - EU), Critical Zone Exploration
Network (CZEN - US), NSF, réseau d’inter-comparaison NIVA., Réseau de Bassins Versants
(RBV/ SOERE AllEnvi), LTER (EU)
Site web : http://ohge.unistra.fr/
I-8 :
OBSERA (Observatoire de l’Eau et de l’Erosion aux Antilles)
L'Observatoire de l'Eau et de l’Erosion aux Antilles (ObsErA) est un service
d'observation de l’INSU-CNRS consacré à l'étude de l’altération et de l’érosion aux Antilles.
Membre du Réseau de Bassins Versants de Recherche et du Critical Zone Observation
Network, il implique des équipes de l'Institut de Physique du Globe de Paris, de l'Observatoire
Volcanologique et Sismologique de Guadeloupe, de l'Institut Universitaire Européen de la Mer
(UBO) et du Laboratoire de Sciences de la Terre de l'Université Claude Bernard (Lyon I).
L’objectif d’ObsErA est de permettre la constitution d’une base de données des flux
d’eau (précipitations et débit des rivières), des flux de sédiments et de matière organique (en
particulier de carbone) dans les rivières et sur les versants ainsi que de la composition chimique
des rivières et des sols dans le contexte particulier de l’île de Basse-Terre en Guadeloupe,
marquée par un climat tropical et un volcanisme actif. Cette base de données est mise à la
disposition de la communauté scientifique pour étudier et quantifier les modes d’érosion
chimique et physique, ainsi que leur impact sur l'environnement (composition des sols, chimie
des rivières, flux de carbone, etc…).
ObsErA se fixe également pour vocation la mise au point de nouvelles techniques de
mesure du transport fluvial et de la dynamique des versants ainsi que de nouvelles méthodes
de traçage (isotopique notamment) adaptées à la caractérisation de la dynamique des
écosystèmes.
IPGP
Sites instrumentés :
Deux bassins versants font l’objet d’un suivi régulier : Bras-David et Capesterre. Un
troisième bassin-versant, celui de Vieux-Habitants, sert de site “test” au développement d’une
technique d’imagerie aérienne utilisant un drone.
• Le débit des rivières
• Les flux d’érosion mécanique en rivière : charge en suspension,
• Les flux d’érosion chimique : composition chimique des rivières
• Suivi des apports atmosphériques
• Suivi de la composition des solutions dans le saprolite
57
Base de données :
Disponible sur : https://morpho.ipgp.fr/Obsera/Home
I-9 :
GLACIOCLIM (Programme d’Observation des Glaciers)
Le Service d’Observation GLACIOCLIM a pour but de constituer une base de données
glacio-météorologiques sur le long terme des glaciers des Alpes, des Andes et de l’Antarctique
afin :
• D’utiliser les bilans de masse comme indicateur direct de l’évolution climatique à haute
altitude (tendance, variabilité). Ces observations sont tout à fait adaptées pour détecter
l’évolution des bilans énergétiques (fusion estivale) et l’évolution des précipitations
hivernales en haute montagne
• D’observer les fluctuations glaciaires (variations d’épaisseur, de longueur, de vitesse)
qui sont des paramètres indispensables pour comprendre et analyser les processus
d’écoulement glaciaire
• D’utiliser ces observations pour évaluer le devenir des glaciers et permettre ainsi
l’analyse des ressources en eau futures et les risques naturels d’origine glaciaire (chutes
de séracs, poche d’eau intra-glaciaires, lacs pro-glaciaires).
OSU responsable :
Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble
Accumulation hivernale, ablation estivale, bilans de masse annuels, variations d’épaisseur,
vitesses d’écoulement, cartographie des fronts, paramètres météorologiques (radiations
solaires incidentes et réfléchies, radiations thermiques, vitesse et direction du vent,
températures, humidité, précipitations, albédo), débits.
Dans les Alpes : Glaciers d’Argentière, Mer de Glace, Gébroulaz, Saint Sorlin, Sarennes ;
dans les Andes : Zongo (Bolivie), Antizana (Equateur) ; dans l’Antarctique : Cap Prud'Homme et
Dome Concordia.
Base de données :
sur le site du LGGE :
http://www-lgge.ujf-grenoble.fr/equipes/glaciers/DonneesDisp/ServiceObs/home.shtml.
En complète restructuration en lien avec le Data Center de l’OSUG. Livraison pour juin
2016.
IPEV, IRD, IRSTEA
World Glacier Monitoring Service, GLIMS (Global Land Ice Monitoring from Space). En
cours : initiative de l’OMM GCW (Global Cryospheric Wtach)
Site web :
http://www-lgge.obs.ujf-grenoble.fr/ServiceObs/index.htm (en complète refonte pour 2016)
I-10 :
OSR (Observatoire Spatial Régional)
La mission de l’OSR vise à mettre en évidence les effets du changement climatique et des
pressions anthropiques croissantes (décisions politiques de gestion du territoire) sur les
58
mécanismes fondamentaux de fonctionnement des surfaces continentales et de leurs
évolutions possibles, à différentes échelles sspatiales et temporelles.
Outre les aspects inventaires des paramètres mesurés décrits ci-après, la caractérisation
de l’évolution des états des surfaces (réflectance, température…) permet le développement
d’algorithmes de traitement pour la réalisation de cartes d’occupation du sol et de cartes de
produits biophysiques (ex. : cartes de Green Area Index, humidité superficielle…). Ces produits
issus de la télédétection servent d’entrée aux modèles spatialisés de processus de surface
(énergie, eau, carbone, végétation) développés par le CESBIO et d’autres laboratoires, en vue
de répondre aux attentes sociétales liées aux changements globaux. Les différents jeux de
données acquis sur le dispositif servent à la validation des modèles.
L’OSR et les activités de modélisation associées démontrent clairement les potentialités de
l’outil de télédétection pour le suivi du fonctionnement des surfaces continentales et la
détermination des flux et bilans eau, C et GES à l’échelle régionale ou au-delà dans un objectif
de gestion durable des ressources.
OSU responsable :
Observatoire Midi- Pyrénées.
La force et la stratégie d’observation de l’OSR reposent sur un dispositif emboîté de suivi
long terme multi-échelle (de quelques m2 à plusieurs centaines de km2), spécifiquement mis en
place pour les besoins scientifiques du projet. Deux niveaux géographiques sont étudiés :
- Un site atelier de 50x50 km centré sur la région sud-ouest de Toulouse suivi
intensivement en détail et durablement,
- L’ensemble du bassin Adour-Garonne étendu au massif pyrénéen suivi ponctuellement.
Le site atelier suivi intensivement comprend (1) des sites pérennes avec 4 stations
expérimentales locales (2 sites cultures à gestion contrastée depuis 2005, 1 site prairie et 1 site
neige depuis 2012) et près de 500 parcelles suivies pluri-annuellement, et (2) des sites semipérennes « spatialisés » suivis sur environ 4 ans dédiés à des expérimentations étendues
(échelles bassin versant et paysage) renforcées (état de surface, occupation, variables
météorologiques, etc.)
• mesures au sol et en continu à l’échelle parcellaire des flux de surface (eau, énergie, C02,
N2O), de variables météorologiques (vitesse et direction du vent, température et humidité
relative de l’air, précipitations, enneigement, etc.) de rayonnements (global, net, réfléchi,
absorbé, etc.) et de variables du sol (contenus en eau, température, flux de chaleur)
• mesures discontinues de variables biométriques et physico-chimiques liées à la végétation
(surface verte, biomasse, teneurs en azote et carbone, rendement.) et aux sols (contenus
en carbone et azote)
• relevés pluriannuels sur l’occupation et l’usage des sols par échantillonnage statistique aux
échelles du paysage et de la région
• mesures par capteurs satellitaires dans plusieurs longueurs d’onde et à diverses résolutions
spatio-temporelles à l’échelle de la région (ex : FORMOSAT2, SMOS, Sentinel 1 et 2,
Venµs)
Base de données :
Les données sont dans un système d’Informations basé sur la base de données
PostgreSQL avec la capsule Géographique Postgis, la diffusion des informations
géographiques se fait au travers de web services respectant les standards internationaux
(Osgeo). Les données sont également diffusées via ICOS, European fluxes database, Fluxnet
et projet Imagines.
Site Web: http://www.cesbio.ups-tlse.fr/fr/osr.html
59
CNES, CNRM, Ecole d’ingénieur de Purpan, ECOLAB, GEODE, INRA-DYNAFOR, INRAAGIR, ONERA, Laboratoire d’Aérologie.
ICOS, JECAM (Joint Experiment of Crop Assessment and Monitoring), sites-tests
missions spatiales (SMOS, Sentinel 1 & 2, Venus…).
I-11 :
de
TOURBIERES
Le Service National d’Observation TOURBIERES a pour objectif d’établir, sur le long terme
et à l’échelle de l’écosystème, les bilans de carbone (C) et hydrique dans 4 tourbières
instrumentées en domaine tempéré. La détermination de ces bilans permettra
•(1) d’évaluer les effets du changement climatique et des perturbations anthropiques sur le
fonctionnement de ces systèmes « sentinelles » et (2) d’identifier le type de rétroactions entre
les tourbières et les changements globaux.
Le caractère « sentinelle » des tourbières provient de la sensibilité intrinsèque de ces
milieux aux variations de température et d’hydrologie et du fait qu’elles soient situées en limite
sud de la dernière glaciation. Elles sont ainsi considérées comme des analogues fonctionnels
de ce que pourraient devenir les zones subarctiques et arctiques dans un futur proche. Le
fonctionnement de ces milieux (en puits ou en source de carbone) doit donc être étudié et
modélisé pour mieux prédire le devenir des tourbières subarctiques et évaluer l’impact du dégel
probable des pergélisols. Les données sont mises à disposition du public grâce à l’accès à la
base de données via une interface web et serviront à calibrer et tester des modèles (à l’échelle
local et globale).
OSU responsable :
Observatoire des Sciences de l’Univers en région Centre (OSUC)
Cycles du carbone :
- échanges sol-atmosphère de CO2, par eddy covariance et chambre d’accumulation,
- émissions de CH4 par chambre d’accumulation,
- flux entrant et sortant de carbone organique dissous et particulaire à l’échelle de
l’écosystème.
Hydrologie/hydrochimie :
- niveau de la nappe d’eau,
- débits à l’exutoire,
- précipitations,
- évapotranspiration,
- pH, conductivité,
- concentrations en ions et nutriments (N, P, K…), qualité de la matière organique
dissoute.
Météo-sol :
- température et teneur en eau du sol,
- température et humidité relative de l’air,
- rayonnements (global, photosynthétique),
- direction et vitesse du vent,
- flux de chaleur dans le sol.
Végétation :
60
-
diversité,
biomasse.
Le SNO Tourbières est un réseau de 4 sites instrumentés situés sur un gradient altitudinal
et d’anthropisation : Bernadouze (BDZ, Pyrénées, O9) / OHM Haut-Vicdessos, Université de
Toulouse, Frasne (FRN, Massif du Jura, 25) / OSU THETA, Université de Bourgogne FrancheComté, Landemarais (LDM, Bretagne, 35) / OSUR, Université Rennes 1 et La Guette (LGT,
Sologne, 18) / OSUC, Université d’Orléans.
Base de données :
La base de données est en cours de développement. Un Système d’Information
Environnementale (SIE) qui bancarisera les données est en construction en lien avec la feuille
de route européenne INSPIRE
site web : http://www.sno-tourbieres.cnrs.fr
Appartenance des réseaux internationaux :
- 2 projets Sibérie : ERA.NET RUS et INTERACT
- GDRI CARWETSIB (Coord. M. Viers, OMP, Toulouse et S. Kirpotin, Univ. de Tomsk)
- En projet : Réseau EU ICOS
SIC-ANO-2: Agroécosystèmes, Cycles Biogéochimique et Biodiversité II-1 :
ACBB : Agroécosystèmes, Cycles Biogéochimique et Biodiversité ACBB a été conçu spécialement pour capter les évolutions à pas de temps long (>20 ans)
du système sol-végétation, de son environnement et des différentes rétroactions qui les
gouvernent. Une approche pluridisciplinaire intégrative basée sur l’observation,
l’expérimentation et la modélisation a ainsi été adoptée au sein d’ACBB pour analyser les effets
des modes d’occupation du sol et des pratiques anthropiques sur le fonctionnement
biogéochimique des agroécosystèmes, les interactions avec la biodiversité et les impacts sur
les flux environnementaux vers l’atmosphère et l’hydrosphère.
INRA avec la participation du CNRS.
Le SOERE-ACBB est un dispositif national constitué de 4 plateformes expérimentales
complémentaires en termes d’objet d’étude mais conçues et organisées selon une même
approche expérimentale. Les variables mesurées et les méthodes sont communes. Lusignan
(Poitou) est un système en rotation prairies-cultures, Theix et Laqueille (Massif Central) sont
des systèmes de prairies permanentes et Mons en Chaussée (Picardie) représente un système
de cultures intensives. Il est ainsi possible de comparer agroécosystèmes différents dans des
contextes pédoclimatiques variés.
Les variables permettant de suivre les trajectoires d’évolutions et aider à comprendre la
dynamique des cycles biogéochimiques sont :
- l’état hydrique du sol et la température qui conditionnent la dynamique des processus ;
- l’état et les bilans minéraux du sol P, K, Ca, Mg…;
- les flux vers l’atmosphère (CO2, H2O, N2O, CH4…), et vers l’hydrosphère (nitrate,
carbone et azote organique dissous, P, K, Ca, Mg et pesticides) ;
61
- la diversité floristique, microbienne et faunistique ;
- la productivité annuelle primaire aérienne et souterraine .
Au total plus de 120 variables sont mesurées à des pas de temps allant de la minute au
journalier et de la saison à l’année. Tous les instruments de mesures sont étalonnés selon des
procédures répondant aux normes et méthodes ayant cours et publiées dans des revues
spécialisées (Anémomètres soniques et capteurs de CO2 et H2O, chambres statiques des
mesures de N2O, TDR, sondes de température, bougies poreuses,...).
Bases de données :
Le développement du système d'Information a été initié tardivement. Il est néanmoins
aujourd'hui au même niveau (pré-production) que ceux des SOERE F-ORE-T et OLA (ex
GLACPE) avec qui il partage la même solution informatique. L'ensemble est le fruit d'une
mutualisation opérée par l'INRA pour le développement de systèmes d'information. Le SOERE
ACBB dispose d’un Système d’Information dédié avec un accès via le nom de domaine
suivant : https://si-acbb.inra.fr. Ce lien figure sur les sites Web des SOERE ACBB qui lui-même
est accessible via le portail ANAEE-F pour une lisibilité accrue entre les différents SOERE
(porte d’entrée unique).
Institut d'Ecologie et des Sciences de l'Environnement de Paris (IEES, CNRS, IRD,
INRA, Univ. Paris VI, Paris Est Créteil, Ec. Normale Sup. Paris), UMR 5557 Ecologie
microbienne des sols (CNRS, Univ. de Lyon I) ; UMR 6553 ECOBIO (CNRS, Univ de Rennes I)
; UMR 5126 CESBIO (Univ P. Sabatier - Toulouse, CNRS, IRD, CNES) ; CEA ; University de
Bayreuth – Allemagne ; Lund University - Suède, Aarhus University – Danemark ; University
College Dublin – Irlande ; Wageningen University – Pays Bas.
ACBB, fait partie du "Global Research Alliance on Agricultural Greenhouse Gases"
(GRA), du "National Ecological Observatory Network" (NEON), du "Terrestrial Ecosystem
Network Research" (TERN), du réseau "Analysis and Experimentation on Ecosystems"
(AnaEE), de "Integrated Carbon Observation System" (ICOS) et du réseau des infrastructures
de recherche européen ANAEE.
SIC-(et OA)-ANO-3: Côtier et Littoral
III-1 :
DYNALIT (Dynamique du Littoral et Trait de Côte)
Le Service National d’Observation (SNO) DYNALIT - Dynamique du Littoral et du Trait de
Côte a pour but de constituer une base de données hydromorphologiques sur le long terme de
28 sites ateliers représentatifs des environnements littoraux Français (Côtes Sableuses,
Falaises et Estuaires ) afin :
• De mesurer la cinématique de ces environnements et du trait de côte associé,
• De mieux comprendre les interactions entre les processus hydrodynamiques -transport
sédimentaires-réponse morphologique associés à la dynamique du littoral,
• D’utiliser les observations pour améliorer notre connaissance des réponses de la
morphologie des littoraux dans différents contextes de forçages météo-marins,
• D’utiliser ces observations pour analyser l’importance relative des facteurs anthropiques
et naturels sur la dynamique littorale,
• De se positionner en interlocuteur pour les responsables de la définition et la mise en
œuvre des politiques de gestion des risques littoraux.
Ce SNO utilise le lidar aéroporté qui était associé au GIS CLAREC (Contrôle par Laser
Aéroporté des Risques Environnementaux Côtier).
62
OSU responsable :
Institut Universitaire Européen de la Mer (Brest)
Morphologie (Trait de côte, topographie, bathymétrie), Flux sédimentaires, Forçages marins
(Niveau et Etats de mer)
28 sites ateliers ont été retenus : Embouchures (Rhone, Loire, Gironde, Seine), Falaises
(Mesnil-Val, Vaches noires, Ailly/Puys, Socoa), Côtes Sableuses (Agon, Pointe de Gatseau,
Pointe de La Coubre, Pointe d’Arçay, Espiguette, Maguelone-Aresquiers, Merville-Franceville,
Mont St-Michel, Porsmilin, Pays de Monts, Bas-Champs, Hyères, Guissény, Suscinio,
Dunkerque Est, Biscarrosse, Truc Vert, Anglet, Ermitage (La Réunion), Schoelcher (Martinique)
Base de données :
www.dynalit.fr (en cours de construction)
CEREMA, SHOM, IRD, BRGM, IFREMER
Site web :
www.dynalit.fr
63

Les services nationaux d`observation et les moyens - INSU

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