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Sujet de thèse :Prise en compte des déformations pre et post séismiques dans lareprésentation future de l’ITRFLe Laboratoire de Recherche en Géodésie (LAREG) a la responsabilité au niveau internationalde la définition, réalisation et maintenance à long-terme du Système International de RéférenceTerrestre (ITRS: International Terrestrial Reference System). Cette responsabilité fait partie de lacontribution de l’Institut Géographique National aux activités du Service International de la rota-tion de la Terre et des Système de Référence (IERS: International Earth Rotation and ReferenceSystems Service). La réalisation de l’ITRS, appelée ITRF (International Terrestrial ReferenceFrame) repose sur une combinaison rigoureuse de solutions de positions des stations observéespar les techniques de géodésie spatiale (VLBI, SLR, GPS et DORIS) et des liens locaux (rattache-ments) entre des instruments co-localisés au sein d’un certain nombre de sites communs. Lessolutions incorporées dans les calculs ITRF sont fournies par des centres d’analyse de chaquetechnique sous la coordination d’un service international par technique.La représentation des positions des stations estimées par les centres d’analyse des différentestechniques est actuellement opérée sous forme de séries temporelles: journalières pour la tech-nique VLBI et hebdomadaires pour les techniques satellitaires. Le traitement amont des obser-vations de géodésie spatiale nécessite la prise en compte de divers ...

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Sujet de thèse : Prise en compte des déformations pre et post séismiques dans la représentation future de l'ITRF
Le Laboratoire de Recherche en Géodésie (LAREG) a la responsabilité au niveau international de la dénition, réalisation et maintenance à long-terme du Système International de Référence Terrestre (ITRS: International Terrestrial Reference System). Cette responsabilité fait partie de la contribution de l'Institut Géographique National aux activités du Service I nternational de la rota-tion de la Terre et des Système de Référence (IERS: International Earth Rotation and Reference Systems Service). La réalisation de l'ITRS, appelée ITRF (International Terrestrial Reference Frame) repose sur une combinaison rigoureuse de solutions de positions des stations observées par les techniques de géodésie spatiale (VLBI, SLR, GPS et DORIS) et des liens locaux (rattache-ments) entre des instruments co-localisés au sein d'un certain nombre de sites communs. Les solutions incorporées dans les calculs ITRF sont fournies par des centres d'analyse de chaque technique sous la coordination d'un service international par technique. La représentation des positions des stations estimées par les centres d'ana lyse des différentes techniques est actuellement opérée sous forme de séries temporelles: journalières pour la tech-nique VLBI et hebdomadaires pour les techniques satellitaires. Le traitement amont des obser-vations de géodésie spatiale nécessite la prise en compte de divers phénomènes qui perturbent l'estimation de la position de station. Outre les corrections appliquées aux mesur es brutes (telles que celles qui sont dues à la traversée de l'atmosphère par exemple), les phénomènes de marées et de surcharges agissant sur la croûte terrestre (et par là même sur les stations d'observation) doivent également être pris en compte lors du traitement. Ainsi, la position instantanée d'u ne station sur la surface de la Terre à l'instantt, peut s'écrire sous la forme: X(t) =X0+ (tt0)X+˙XΔXk(t)(1) kK où:
X0est la position de la station à une époque de référencet0; ˙ X: la vitesse de la station due au mouvement des plaques tectoniques, supposée linéaire et constante dans le temps; XΔXkest l'ensembleKdes variations à haute fréquence, dues aux: kK
–marées terrestres; –surcharge océanique; –marée polaire;
–surcharge atmosphérique; –surcharge hydrologique; –circulations océaniques (Ocean bottom pressure); –...
Les Conventions de l'IERS (McCarthy et Petit, 2004), fournissent des modèles pour les trois premiers phénomènes énumérés ci-dessus. Quand aux autres phénomènes, il existe des mod-èles expérimentaux mis à la disposition des utilisateurs par le centre du produit des uides géo-physiques (GGFC: Global Geophysical Fluid Center) et font actuellement l'objet de recherche et en particulier par les deux centres de produits (ITRF et GGFC). A la précision millimétrique (voire sub-millimétrique), l'equation (1) doit tenir compte non seulement des ph énomènes globaux énumérés plus haut, mais aussi locaux, régionaux ou continentaux. C'es t le cas de tout type de déformation de nature géologique ou géophysique, et en particulier les déformations à grande
échelle provoquées par les grands tremblements de Terre. A considerer aussi les mouvements lo-caux affectant les sites ITRF, pre et post séismiques, ou ceux qui sont de nature hydrologique ou climatologique. Rappelons que l'ITRF est un repère de référence terrestre séculair e (linéaire), exprimant des positions à une époque de référence et des vitesses constantes. Tout mouvement non linéaire; saisonnier ou non, brusque ou transitoire est donc pré-éliminé et n'est pas accessible (directement) par l'utilisateur. De plus, les modèles recommandés par les Convention IERS p our tenir compte des perturbations énumérées ci-dessous sont (ou en phase d'être) c orrigées en amont par les centres d'analyse qui traitent les observations de géodésie spatiale. Comme on peu t le constater, la posi-tion d'un point exprimée dans l'ITRF n'est donc pas la position réelle instan tanée sur la surface de la Terre, observée à l'instantt. Dans une vision future de l'ITRF, l'on s'achemine très prob-ablement vers une représentation des positions réelles et instantanées des sites de l'ITRF. Cette vision implique la mise à disposition des utilisateurs de l'ITRF des outils permettant d' appliquer des corrections aux positions des stations qui tiennent compte non seulement des modèles des Conventions IERS, mais aussi des déformations non prises en compte à l'he ure actuelle. L'idéal serait même de disposer d'un modèle de Terre complet permettant d'inclure to utes les corrections possibles et dont la construction assimilerait en plus les données de géodésie spatiale. Mais il est évident que pour initier cette voie de recherche et développement, il est nécessaire de procéder par étape. Dans cette perspective, le sujet de thèse proposé s'articule sur la cons truction d'un modèle de déformations dues à un grand tremblement de Terre qui prédit l'effet su r la surface de la Terre spatialement et temporellement. Nous proposons de prendre l'exemple du sé isme de Sumatra du 26 décembre 2004 pour construire un modèle qui prédit l'effet en fo nction du temps et de la distance à l'épicentre. Le travail de thèse comprendra en particulier les po ints suivants:
comprendre le processus d'élaboration actuel de l'ITRF, fondé sur l' analyse et le cumul des séries temporelles des positions des stations et des paramètres de rotation de la Terre;
évaluer et proposer des méthodes de modélisation des effets pré et post-sismiques sur le comportement temporel des positions des stations aux voisinage des séismes;
des données sismiques et des données de géodésieConstruire un modèle de séisme intégrant spatiale;
la prédiction du modèle en tout point de la surface;quantier statistiquement
quantier en particulier l'impact des séismes sur les réseaux éparses SLR et VLBI qui sont indispensables à la dénition même de l'ITRF et notamment son origine et son échelle;
réexion sur le mode de représentation de l'ITRF future et son adéquation avec les concepts "mathématiques" d'un système de référence.
Références
McCarthy D. and G. Petit, 2004. IERS Conventions 2003, IERS Technical Note 32, Verlag des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie, Frankfurt am Main, Germany. http://maia.usno.navy.mil/conv2003.html.
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