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Station marégraphique et bouée GPS

Contexte

Dans le cadre des programmes FOAM (From Ocean to inland water Altimetry Monitoring) et NIVMER (NIVeau de la MER), une station côtière et un marégraphe ont été développés par la DT de Brest, en vue du remplacement des matériels utilisés pour le service ROSAME (Réseau d’Observation Subantarctique et Antarctique du niveau de la MEr) et de prévention des tsunamis. Une bouée GPS complémentaire a été développée pour déterminer une référence absolue du niveau de la mer.

La R&D concerne le développement du marégraphe (électronique faible consommation, horloge faible dérive, qualité de la mesure), et de la structure mécanique d’une bouée GPS (dispositif complémentaire de nivellement du niveau de la mer). La station de pilotage qui accompagne l’ensemble pour les applications de terrain intègre différents éléments disponibles dans le commerce (centrale d’acquisition, GPS, station météo, transmission satellite, altimètre radar).

Développement du marégraphe

Marégraphe DT. Capteur de pression Paroscientific. Stabilité thermique : +/-0.05 mbar/°C. Hystérésis +/- 0.18 mbar

Paramétrable  : Le système proposé par la DT permet un contrôle du temps d’intégration du capteur de pression et des paramètres d’échantillonnage (possibilité de fonctionnement bipériodique).
Précision, stabilité  : Le système cherche à minimiser les dérives instrumentales pour une meilleure stabilité absolue de la mesure. Une horloge de précision faible dérive a également été intégrée au microcontrôleur.
Polyvalence  : le marégraphe est modulable et peut se transformer en un instrument polyvalent (non limité à sa fonction de marégraphe) autonome ou non. Il offre la possibilité de connecter d’autres capteurs (de types : fluorimètre, oxygène, PAR) pour d’autres applications. Il peut être piloté par une station extérieure (GPS et transmission ARGOS). Le marégraphe dispose d’une option houlographe configurable en mode burst (période et nombre d’échantillons par bursts programmables) dont l’autonomie est de 2 ans avec 4 sessions d’échantillonnage des vagues par jours et un échantillonnage de la marée toutes les 20 minutes.
Autonomie  : Le marégraphe consomme 6 µA en veille, et 54 mA en mesure. Son autonomie est de 3 ans avec un échantillonnage de la marée toutes les 20 minutes.
Conteneur  : plastique ou titane.

Station de pilotage : paramètres météo, altimétrie radar, marégraphe, transmission par satellite, énergie solaire/vent.

L’alimentation de la centrale est découplée de celle du marégraphe pour permettre à celui-ci de continuer de fonctionner de manière indépendante en cas de problèmes au niveau de la station (basculement sur une routine de sécurité autonome).

Développement de la bouée GPS

Dessin de la bouée GPS développée par la DT

La bouée GPS (antenne GPS montée sur un flotteur de surface) couplée à une station GPS de base localisée à terre au dessus du point de référence géodésique, permet de définir un niveau absolu du niveau de la mer.

  • Acquisition données haute fréq. (1 à 10 Hz)
  • Précision sub centimétrique en post-traitement (associée à une station de base)
  • Possibilité de déploiement en plein océan en mode PPP
  • Mesure de la position de la surface libre de l’eau pour étalonner les satellites altimétriques (JASON, ENVISAT)
  • Poids : 20 kg, diamètre : 2 m

Une ancre flottante relie les 3 flotteurs au caisson central afin d’améliorer la stabilité.

Déploiements

Stations marégraphiques côtières : base Dumont d’Urville (Antarctique) en janvier 2011, Sao Tomé en octobre 2013, St Paul (TAAF) en mars 2014.
Houlographe, mouillage fond de mer : Kerguelen (TAAF) en mars 2014.
Marégraphes autonomes : Iles Eparses (océan indien) en avril 2011, Senetosa (Corse) en juillet 2011.

- Installation dans les îles Eparses (entre le Mozambique et Madagascar)
- Installation à Senetosa (Corse)

Marégraphe de Senetosa, Installation à DDU, marégraphe polyvalent de DDU, mouillage de Kerguelen, puits marégraphique de St Paul

Contact : Michel Calzas