La mer monte ; que fait la terre ?

Par MD

1/Introduction.

Chacun sait que le niveau de la mer a le plus souvent tendance à augmenter, comme le montrent les mesures des quelque 1 600 marégraphes répartis sur les côtes, répertoriés notamment par le PSMSL. Ce sujet avait été évoqué dans trois articles antérieurs, relatifs aux cas particuliers des côtes de la France, des Pays-Bas et du New Jersey. Certains marégraphes sont très anciens, ce qui permet de disposer de nombreuses séries longues.

Cependant, les mouvements que les marégraphes enregistrent ne sont que relatifs, puisqu’ils sont mesurés par rapport à des repères terrestres qui peuvent eux-mêmes être sujets à des variations de niveaux. Une élévation du niveau de la mer éventuellement observée sur une côte est donc une somme algébrique de différentes variations élémentaires. Cet aspect avait déjà été abordé dans les trois articles précités.

2/ Le Global Positioning System.

Contrairement aux données des marégraphes, les variations des niveaux terrestres ne sont mesurées avec précision que depuis une ou deux décennies. En outre, les séries comportent des lacunes et des ruptures ; certaines ont même été interrompues. Tout ceci incline à la prudence quant à leur interprétation. L’organisme chargé de leur recension est le Jet Propulsion Laboratory (JPL) californien, lié contractuellement à la NASA. Il utilise le Global Positioning System (GPS), constellation de 31 satellites utilisés notamment pour la navigation et les mesures géodésiques. Le JPL tient à jour et met à disposition les données de ses 2 675 stations de mesure sur son site GPS Time Series (nasa.gov). On peut accéder aux données par repérage sur une carte dédiée qui renvoie à un tableau. Il est possible de zoomer sur la carte pour détailler les stations, et même aller jusqu’à la position précise de chacune d’elles. Voici un extrait de la carte zoomée sur l’Europe de l’Ouest.

Chaque station est représentée par un point vert, associé à un trait jaune qui illustre son mouvement horizontal par sa direction et par sa longueur proportionnelle à la « vélocité » observée sur la période. Par exemple, on peut vérifier que le continent européen dérive d’environ 25 mm par an vers l’est-nord-est. On s’intéressera ici exclusivement aux mouvements verticaux.

Le planisphère ci-dessous donne une image schématique de la répartition des stations sur la surface du globe, à la maille de 5°latitude x 10°longitude, avec un code de couleurs qui va du vert (une seule station) au jaune (2 à 30 stations) et au rouge (une à plusieurs centaines de stations).

On notera la très forte concentration des stations en Californie, où se trouvent pratiquement la moitié des stations mondiales notamment au voisinage de la célèbre faille de San Andreas. A contrario, l’Afrique et l’Asie sont peu pourvues, pour des raisons historiques. Les stations présentent une très grande diversité d’implantation. Certaines sont côtières, parfois à proximité de marégraphes, d’autres dans des lieux isolés, des montagnes ou encore dans des villes. La nature du support et elle aussi très variable : on peut s’étonner d’en trouver juchées sur des bâtiments, dont la pérennité et la stabilité ne sont pas garanties.

Pour chaque station repérée en coordonnées géodésiques, le JPL fournit trois graphiques des évolutions en latitude, longitude et altitude, et en déduit une estimation des trois « vélocités » (en mm/an) avec les marges d’erreur. Toutes les données numériques (quotidiennes) sont accessibles et chacun peut donc reconstituer les séries. A titre d’exemple, voici la situation précise et les graphiques JPL de la station située sur une des toitures de l’Observatoire de Paris.

Les lignes rouges en surimpression correspondent aux données mensuelles. Dans le cas des altitudes, on distingue des ondulations qui correspondent en majeure partie à la dilatation-contraction saisonnière du support.

On s’en tiendra là de cette description sommaire. Les lecteurs sont invités à se reporter à la base de données du JPL, ils y feront des découvertes intéressantes et y trouveront matière à réflexions.

3/ Résultats globaux.

Au-delà de leur brièveté et de leurs insuffisances, toutes ces données sont utiles en ce qu’elles permettent le cas échéant de « relativiser » les mesures marégraphiques pour tenter d’évaluer la part qui revient aux variations du niveau marin proprement dit.

L’exercice présenté ci-après est peut-être discutable voire téméraire, mais il ne manque pas d’intérêt. La base de données du JPL fournit la liste des stations avec entre autres leurs coordonnées géodésiques et la vélocité verticale, la seule qui nous intéresse ici. On peut utiliser cette base pour essayer de se faire une idée globale des mouvements verticaux des surfaces continentales. Puisqu’on dispose pour chaque élément de 5° x 10° d’autant de valeurs de vélocité verticale qu’il existe de stations GPS dans l’élément, on peut en faire la moyenne arithmétique. Il en résulte le planisphère ci-dessous des vélocités (en mm/an). Les valeurs positives en rouge dénotent une élévation du niveau terrestre (surrection) d’autant plus foncée qu’elle est importante, les valeurs négatives en vert un affaissement (subsidence), les valeurs en jaune sont intermédiaires, souvent inférieures à ±1 à 2 mm/an (on a éliminé du code couleur deux ou trois valeurs manifestement aberrantes).

On voit que les valeurs positives en rouge se situent principalement dans les zones polaires et surtout en Arctique où il existe plus de stations. On y constate probablement la poursuite actuelle du « rebond glaciaire ». En Europe, les éléments en rouge concernent la Scandinavie, alors que plus au sud on constate une légère subsidence. La zone de basculement semble se situer en mer du Nord. C’est ce qui explique notamment qu’à Stockholm et Helsinki, le niveau apparent de la mer ait baissé de 30 à 40 cm en 150 ans, et qu’il soit resté stable au nord de l’Ecosse. Pour l’essentiel de la surface du globe, la tendance paraît plutôt être à la subsidence. Mais laissons à de plus savants le soin d’approfondir le sujet.

4/ Conclusion.

On sait que l’élévation apparente du niveau de la mer dans la plupart des zones littorales et portuaires donne lieu à des inquiétudes voire à des fantasmes, quoiqu’elle semble évoluer à un rythme linéaire et modeste depuis plus d’un siècle. Les mouvements verticaux annuels enregistrés par les marégraphes sont d’un ordre de grandeur allant de 1 à quelques millimètres par an. C’est aussi l’ordre de grandeur des mouvements verticaux des terres émergées dans un sens ou dans l’autre, autant qu’on puisse en juger par les données récentes disponibles. Cette composante n’est donc pas à négliger dans les analyses.

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