2. Variation spatiale du stockage sur le site du GEK
2.1. Méthodologie
2.1.1. Plan de positionnement et corrections
Quatre points ont été choisis proches de l’observatoire, dont deux dans la doline (Figure 6.3). Un point est placé dans l’observatoire sur la dalle en béton côté nord. Pour chacun des points extérieurs une vis est fixée dans un bloc de dolomie stable. Le pied du gravimètre, bagué avec un anneau en laiton de 2.5 cm, est positionné sur cette vis.
Figure 6.2 : CG5 au point 1 (à gauche, vue de l’Ouest) et dans la doline au point 4 (à droite, vue du S-SE).
La vis et la bague assurent une position et une hauteur constante entre les campagnes (Jacob et al., 2010a). Le point numéro 4 a été placé sur le seul morceau de dolomie à l‘affleurement s la doline et n’est probablement pas de la dolomie en place. Cependant, la roche est stable et la cohérence des résultats gravimétriques tend à indiquer qu’il n’y a pas eu de déplacement du point durant les deux années de mesures.
Variabilité spatiale du stockage
Toutes les corrections temporelles (marées, pression, hydrologie non-locale) sont déjà calculées et calibrées avec précision pour le supraconducteur. Une dérive linéaire est estimée sur le point 0, à l’intérieur de l’observatoire, qui est mesuré deux fois : avant et après les mesures extérieures. Le premier point est mesuré suffisamment longtemps (jusqu’à 2 heures) pour s’affranchir de la relaxation exponentielle lorsque l’instrument est transporté en voiture depuis Montpellier. La température ambiante est également corrigée avec un facteur déterminé en laboratoire de -5.5 nm.s-2.°C-1 (Fores et al., 2016b, chapitre 5). C’est ce jeu de données CG5 autour du GEK qui sert d’exemple d’application pour la correction de température dans cet article, et c’est initialement en essayant d’expliquer les trop fortes variations gravimétriques (incompatible avec toutes les données météorologiques) que cet effet a été mis en évidence. Nous ne reviendrons pas sur les effets de température dans cette section de la thèse mais nous apporterons des précisions et discuterons en détails les interprétations hydrologiques, hors du sujet initial de l’article. 17 mesures ont été réalisées sur une période de deux ans (fin 2013 à fin 2015, Table 6.1) et avec le même CG5 #167. Le pas d’échantillonnage moyen est d’environ un mois, avec quelques écarts en fonction de la disponibilité du CG5 ou des conditions météorologiques. L’évènement pluvieux majeur de ces deux années est survenu en novembre 2014. Il est alors tombé environ 250 mm de pluie en 4 jours, dont plus de 150 en 24h. Une mesure gravimétrique a pu être réalisée moins de 48 h après la dernière pluie de l’évènement.
Transport du CG5 Conditions extérieures Observations
20/11/13 Depuis Montpellier vent ; flocons (abri) -
16/12/13 Déjà sur place - -
14/01/13 Depuis Montpellier - -
09/05/14 Depuis Montpellier soleil (abri) CG5 Indisponible (Tanzanie) les mois précédents 02/07/14 Depuis Montpellier soleil (abri) -
21/07/14 Depuis Montpellier soleil (abri) - 26/08/14 Depuis Montpellier - -
17/09/14 Déjà sur place (abri) mesure suite à une pluie modérée CG5 de retour de les bétiques 07/11/14 Déjà sur place (abri) -
02/12/14 Déjà sur place -
Mesure faisant suite à une forte pluie
(2014/11/28-30, 250 mm environ) 10/12/14 Déjà sur place Bruit sismique ++
Filtre sismique ON -
06/01/15 Déjà sur place - -
09/02/15 Depuis Montpellier - neige jours précédents 31/03/15 Déjà sur place Vent ++ (abri)
bruine CG5 de retour du Bhoutan 22/05/15 Déjà sur place soleil (abri) CG5 de retour ABEM
(changement clavier) 02/07/15 Depuis Montpellier soleil, vent (abri) -
07/08/15 Depuis Montpellier soleil, vent + (abri) -
De manière générale, les mesures ont été faites dans de bonnes conditions. En cas de vent ou de fort ensoleillement, l’instrument a été mis dans un abri en plastique dont le couvercle est amovible. Sans cette isolation, le vent peut fortement augmenter la variance des mesures 6 Hz du CG5. Il est d’ailleurs recommandé d’éviter une exposition directe de l’écran du CG5 au soleil en cas de fort rayonnement. On peut aussi noter qu’abriter le CG5 du soleil à un effet direct sur le tilt de l’instrument. La dilatation thermique des pieds induit un tilt fort dès l’instant où l’on abrite le CG5: jusqu’à 20 arcsec.min-1. Cet effet pourrait être exacerbé par le fait qu’un seul pied soit bagué par du laiton. Dans ce cas de figure, le CG5 a été remis à niveau après stabilisation des tilts. Le site (et le Larzac en général) étant peu bruité, le filtre sismique n’a été nécessaire qu’une seule fois (Déc. 2014). Aucune augmentation de l’écart-type des mesures 6 Hz du CG5 n’a été corrélée avec l’intensité du vent (mesurée à la tour de flux). Les arbres, dont les racines sont les principaux vecteurs des vibrations liées au vent dans le sol, sont loin et n’impactent pas les mesures sur le site de l’observatoire, ce que confirme également l’analyse des performances du supraconducteur (chapitre 5 section 2) ou des sismomètres.
2.1.2. Assemblage des campagnes temporelles
Le CG5 étant un instrument relatif, il faut pouvoir rattacher les différentes campagnes mensuelles ensemble. Sans quoi on ne peut qu’interpréter relativement les variations entre chaque point de mesure. Pour assembler les 17 campagnes, on se sert du suivi continu de l’iGrav. Ainsi, on a pour chaque campagne :
+œNPEL6/NX DN7 = +•ž`6/NX DN7 2*[+•ž`6/mX Dm7 2 +‰ž6Dm7] (6-1)
Avec +•ž`6/NX DN7la gravité mesurée par le CG5 au temps ti au point Pi (i allant de 0 à 4, 0 étant le point dans l’observatoire) après toutes les corrections temporelles et instrumentales (dérive, température, marées). +œNPEL6/NX DN7 est la gravité mesurée au point Pi après recalage inter-campagne. Ce recalage est obtenu en faisant coïncider la mesure CG5 dans l’observatoire +•ž`6/mX Dm7 avec la mesure du supraconducteur gSG au même instant t0. Il n’y a donc pas de barre d’erreur associée à +•ž`6/mX Dm7 puisqu’il est défini comme égal à la mesure du supraconducteur. L’erreur de la mesure au point 0 va ainsi augmenter celle de chacun des points extérieurs (Eq. 5-7, dernier paragraphe du chapitre 5).
On fait pour cela l’hypothèse que les variations gravimétriques sont les mêmes pour le supraconducteur et le point de mesure CG5 à l’intérieur de l’observatoire. Les points n’étant séparé que de 2 m, une source de différence potentielle pourrait venir d’un effet de masque du bâtiment différent. Les deux instruments n’ont en effet pas la même position ni la même
Variabilité spatiale du stockage
Figure 6.4 : A gauche : effets de site (masque et topographie) pour l’iGrav (pointillés noir) et le point CG5 à l’intérieur du bâtiment. A droite : effet de site (topographie) pour les points dans la doline (bleu) et sur le plateau (rouge).
Cet effet peut être calculé directement en même temps que les effets topographiques (cf. chapitre 5.2.3). La différence des effets de site entre le gravimètre supraconducteur et la mesure CG5 dans le GEK se limite à 20 % dans les premiers mètres avant de s’estomper en profondeur (Figure 6.4). Pour l’évènement majeur de 250 mm à l’automne 2014, cela représente potentiellement 50 mm de pluie, soit 2.1 µGal en considérant l’effet de Bouguer. De même, les points dans la doline ont une admittance légèrement inférieure à 1. Cela n’est pas dû à l’effet d’un écrantage de la pluie mais simplement à la topographie, la doline étant un point bas. Ces différences peuvent être prise en compte dans l’incertitude et l’interprétation des résultats, mais restent faibles au regard de la précision communément admise du CG5 (répétabilité standard sur le terrain de 5 µGal, Scintrex Ltd, 2006 ; 3 µGal dans de bonnes conditions, Jacob et al., 2010a).