Champ de vitesses de l'ITRF : propriétés cinématiques de la croûte terrestre et condition de non rotation globale

par Juliette Legrand

Thèse de doctorat en Astronomie et astrophysique

Sous la direction de Zuheir Altamimi.

Le président du jury était Nicole Capitaine.

Le jury était composé de Zuheir Altamimi, Éric Calais, Cornelis Wilhelmus Kreemer, Jean Chéry, Michel Diament, Christophe Vigny.

Les rapporteurs étaient Éric Calais, Cornelis Wilhelmus Kreemer.


  • Résumé

    La définition du Repère International de Référence Terrestre (ITRF) telle qu'elle est recommandée par les conventions de l'IERS nécessite d'appliquer une condition de non rotation globale (NNR) portant sur les mouvements horizontaux de la croûte terrestre afin de définir l'évolution temporelle de l'orientation de l'ITRF. Le repère NNR est défini de manière cinématique en imposant que le moment cinétique global de la croûte terrestre par rapport au repère soit nul. A ce jour, cette condition est définie implicitement par l'alignement du champ de vitesses de l'ITRF sur le modèle NNR-NUVEL1A. Le nombre important de sites de l'ITRF 2005 permet d'obtenir un modèle cinématique des plaques majeures basé uniquement sur les données de géodésie spatiale. La problématique de cette thèse est d'appliquer explicitement la condition NNR à partir du champ de vitesses de l'ITRF2005 uniquement. Pour cela, une méthode permettant d'interpoler un champ de vitesses horizontales basée sur la collocation par moindres carrés a été développée. La terre est supposée sphérique. L'interpolation est menée plaque par plaque ; le mouvement rigide de chaque plaque étant retiré au préalable. Afin de tenir compte de la géométrie du mouvement, et de définir un modèle de covariance indépendant du système de coordonnées restant valide sur de grandes zones d'études, l'interpolation porte sur les vitesses angulaires. Les pôles de rotation décrivant la cinématique de quinze plaques sont déterminés à partir du champ de vitesses de l'ITRF2005. Ce dernier est interpolé sur dix plaques ayant suffisamment de données. La rotation entre l'ITRF2005 et le repère NNR est estimée en utilisant le champ de vitesses interpolé.

  • Titre traduit

    ITRF velocity : kinematic properties of the earth's crust and the no net rotation condition


  • Résumé

    As recommended by the conventions of the International Reference Earth Rotation and Reference systems service (IERS), the ITRF datum definition imposes the application of the No-Net-Rotation condition over the horizontal motion of the Earth crust allowing to define the time evolution of its orientation. The NNR frame is kinematically defined by imposing null angular momentum of the Earth crust with respect to the frame. Up to now, the NNR condition is implicitly defined by aligning the ITRF velocity field to the geophysical model NNR-NUVEL-1A. The availability of a significant number of sites in the ITRF2005 allows the estimation of kinematic model of major tectonic plates, based uniquely on space geodesy data. The central theme of this thesis is the explicit application of the NNR condition using the ITRF2005 velocity field only. In order to achieve this goal, a method allowing to interpolate the velocity field was developed. It is based on the method of least squares collocation. Assuming a spherical earth, the interpolation is operated plate by plate after removing the rigid motion beforehand. The interpolation is applied over the angular velocity field, allowing to preserve the spherical motion characteristic of the velocity field and to define a covariance model which is independant from the coordinate system and then remain valid on large areas. The rotation poles describing the kinematic of 15 tectonic plates have been determined using the ITRF2005 velocity field. The latter is interpolated over ten plates having sufficient data. The rotation rate between the ITRF2005 and the NNR model is then estimated using the interpolated velocity field.

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  • Détails : 1 vol.(VIII-172 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.159-162

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