Traitement de données GPS en Antarctique : mouvements crustaux, rebond post-glaciaire et systèmes de référence

• Auteur / Autrice : Marie-Noëlle Bouin
• Direction : Claude Boucher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : ?
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Observatoire de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine1992-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claude Boucher, Michel Kasser, Kurt Lambeck

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tectonique des plaques

Isostasie

Astronomie géodésique

GPS

Résumé

Le sujet de cette thèse est l'utilisation des données GPS des stations permanentes antarctiques pour la mesure de mouvements verticaux et horizontaux liés au rebond glaciaire. Les constantes de temps de l'isostasie terrestre sont telles que la croute terrestre subit encore les effets de la dernière déglaciation, par le biais de remontée visqueuse. La mesure de rebond élastique améliore de manière indirecte notre connaissance du comportement actuel de la calotte Antarctique, avec des conséquences importantes sur l'évolution à court terme du niveau des mers. Nous avons traité 4 ans de mesures continues sur les stations IGS situées sur le continent antarctique et autour. L’optimisation de la méthode de traitement en fonction du but de l'étude et de spécificités géographiques a permis d'extraire des séries temporelles des vitesses horizontales et verticales exploitables pour la géophysique. Les vitesses horizontales sur les stations de la plaque tectonique antarctique sont très compatibles avec une rotation de plaque rigide et donnent lieu à une réévaluation du pôle et de la vitesse de rotation de Nuvell, en très bon accord avec les résultats récents de Heflin (1999) sur la plaque Australie. Sur la station de Dumont, on mesure un déplacement cosismique provoqué par le séisme des îles Balleny en mars 1998, proche des prédictions de modèles de dislocation. Les vitesses verticales sur l'ensemble du continent antarctique indiquent une surrection d'ensemble d'environ 1 cm/an, soit légèrement supérieure aux modèles de rebond visqueux, compatible compte tenu des barres d'erreur. La péninsule est affectée par une vitesse de remontée plus importante de 2,5 cm/an, dans laquelle on détecte une composante élastique correspondant à une accélération actuelle de la fonte, en accord avec d'autres observations récentes de glaciologie ou de géodésie. Les variations saisonnières de la composante verticale sur cette station n'ont pas encore trouve d'explication définitive.

The subject of this thesis is the processing of GPS data from the permanent stations in Antarctica, for the assessment of vertical and horizontal motions induced by glacial rebound. An accurate knowledge of the current deformations provides information about the validity of the late Pleistocene deglaciation models and the present-day Antarctic ice-sheet behavior. This could largely affect global sea level change. We have analysed 4 years of continuous IGS data from the stations in and around Antarctica. We have improved the processing method in order to take into account the specifities of GPS data analysis in Antarctica, and obtained station position time series, from which we derive significant horizontal and vertical velocities. The horizontal velocities show a very good agreement with a rigide plate motion, which is slightly different from the Nuvell predicted motion, but very coherent with the recent results obtained by Heflin (1999) for the Australian plate motion. The particular case of the Dumont station was good agreement with the recent results obtained investigated to estimate the influence of the March 1998 Balleny Islands earthquake, in relatively good agreement with the dislocation models. From the vertical trends, we detect a global uplift of the whole Antarctic continent, at about 1 cm/yr, consistent with the upper limit of the vicous model predictions. Based upon O’Higgins observations, we see that the Peninsula is affected by a higher rate of 2. 5 cm/yr, including a purely elastic part, which reflects the present-day increase of the melting rate over the West Antarctica, confirmed by the glaciological and geodetic observations. The seasonal variations detected for this station on the vertical component haven’t found their explanation yet.