Prédiction locale de marée

Etant maintenant en possession des paramètres locaux de marée déterminés via Eterna sur la série de 55 j, prédisons les marées avec Eterna sur la série de 25 j.

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Figure 3-40 : Modèle de marée locale Eterna appliquée à l’inclinomètre EO pendant 25 jours

La figure 3-40 est à comparer à la figure 3-34. L’amplitude des résidus est bien plus faible et ils sont moins périodiques que précédemment.

La figure 3-41 est à comparer à la figure 3-35 qui représentait la FFT sur les résidus après retrait des modèles théoriques. Le résultat est éloquent : la modélisation locale par Eterna grâce à une série de 55 j a permis de prédire très précisément la marée sur une série temporelle postérieure. Le modèle est très proche de la réalité, il a permis de retirer à notre niveau de précision la quasi-totalité des phénomènes fréquentiels diurnes et semi-diurnes. La somme des pics résiduels est de l’ordre de 5 nrad, équivalent à une dénivelée de 0.5 µm à 100 m.

Grâce à cette analyse des données de Sainte Croix, nous possédons désormais des ordres de grandeur quant à la maîtrise des phénomènes longue base sur des inclinomètres de très haute résolution. Ces résultats seront utiles par la suite lors de l’analyse des données inclinométriques du CERN. Il faut cependant se méfier du modèle ajusté par Eterna ici. En effet, Eterna ajuste les ondes qui s’expriment aux périodes de marées. Ces ondes représentent certes les marées terrestres, la surcharge océanique qui s’exprime aux périodes de marées, mais aussi les effets de cavité qui sont couplés aux mesures. Malheureusement, comme il a été montré au premier chapitre, les effets de cavité déforment localement le sol et doivent donc faire partie du signal aboutissant au calcul du désalignement de l’accélérateur posé sur ce sol. Ceci dit, l’effet de cavité joue surtout dans la direction perpendiculaire à l’axe du tunnel.

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Figure 3-41 : Spectre d’amplitude appliqué au résidu EO sur 25 jours obtenu après retrait de la marée terrestre locale Eterna

3.8. Conclusion

Au cours de ce chapitre, nous avons analysé des instrumentations (sonde de température, inclinomètres à courte base Geomechanics, inclinomètres à longue base de Ste Croix aux Mines) et des facteurs (température, hydrologie, réponse du réseau d'eau) qui présentaient des utilités pour les analyses des inclinomètres du CERN à venir.

Le logiciel GuiMarées utilisé actuellement au CERN pour corriger l’effet des marées sur les HLS montre des résultats pratiquement similaires au modèle théorique d’Eterna. La prise en compte de l’effet des marées sur les Low-Beta du LHC vient donc d’être validée, il faut cependant se méfier du système temporel utilisé par ce logiciel : heure UTC+2 h.

L’effet des variations ponctuelles de température sur les lectures HLS via les supports capteurs et non via le liquide a été mis en évidence. Le modèle actuellement disponible au CERN pour prendre en compte cet effet semble trop simpliste. Il sera toutefois dans le prochain chapitre tenté de l’appliquer afin de conclure sur son utilisation.

Nous avions présenté dans le premier chapitre, les effets possibles dus aux surcharges hydrologiques. Nous venons ici de nous intéresser à la particularité du Lac Léman, cette énorme masse d’eau très proche du CERN. Les ordres de grandeur de déformations attendues ont été précis. Nous conserverons à l’esprit les périodes principales d’oscillations et de différences de niveaux du Lac de 35 min à un an, et confronterons ces périodes à celles mesurées sur les spectres HLS par la suite, afin de conclure sur l’effet du Lac Léman sur les HLS du CERN.

Après avoir analysé la réponse d’un bassin d’eau comme le Lac Léman, nous nous sommes attardés à la réponse du réseau d’eau du TT1. Aucune période propre n’a été mesurée suite à une excitation, par contre, les calculs ont montré que suite à une sollicitation, le réseau d’eau répondait très lentement, favorisant un amortissement rapide de l’onde excitatrice.

Nous avons également mis en place une inter-comparaison entre l’inclinomètre HLS longue base du TT1, et un inclinomètre courte base Geomechanics. L’espoir d’avoir une

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instrumentation redondante pour la détermination des marées s’est éteint. Les deux instrumentations possèdent des principes de fonctionnement différents qui ne leur permettent pas d’observer les mêmes phénomènes. Un inclinomètre longue base comme le HLS est adapté aux mesures d’effets globaux comme les marées tandis qu’un inclinomètre courte base est adapté aux mesures d’hétérogénéités dans des conditions météorologiques très stables.

Enfin, les données inclinométriques de Sainte Croix aux Mines ont été analysées. Elles ont permis de mettre en évidence que dans un environnement très stable, les inclinomètres longue base étaient très adaptés aux mesures des marées terrestres. Les observations réalisées sont très proches des modèles théoriques de marées. La correction des effets longue base est de très bonne qualité en appliquant un modèle théorique de marée et le modèle de surcharge océanique FES04. Les résidus après correction de la marée locale sont encore plus faibles, si une série temporelle de seulement 55 jours est à disposition afin de modéliser les paramètres locaux de marée. Toute cette analyse sera très utile pour le quatrième chapitre, afin de pouvoir comparer les inclinomètres du CERN à ceux de Sainte Croix aux Mines, qui sont des mesures référence en inclinométrie. Il faudra toutefois garder à l’esprit que le module Analyze du logiciel Eterna présente l’inconvénient d’ajuster en bloc les phénomènes fréquentiels aux périodes de marées, y compris les effets de cavité.

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