Système d'Observation du Niveau des Eaux Littorales (SONEL)

Permanent GPS station at the Saint-Paul island tide gauge, Indian Ocean

Guy Woppelmann — 2012-04-21T16:37:46Z

Researchers from the LEGOS joint research unit (UMR5566, CNRS/Toulouse) in collaboration with the DT/INSU (UPS 855 CNRS/Brest) have installed a permanent GPS station at the Saint-Paul Island (38°41'S - 77°31 E) in the South Indian Ocean, on the GLOSS tide gauge site during the last NIVMER campaign. This installation was done in the framework of the French ROSAME sea level network. It aims at better constraining and explaining the recent estimation of relative sea level trend observed at this site, which is not significantly different from zero.

Source: S. Calmant & Fichen, L., 2012.
NIVMER12 campaign.

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Contact: Laurent Testut (UMR LEGOS)
laurent.testut@legos.obs-mip.fr
Tel. 05 61 33 27 85

Main results:


Fig. 1 (click to enlarge)

A data archaeology exercise was carried out on ancient sea level observations recorded during the transit of Venus across the Sun observed in 1874 from Saint-Paul Island, 38°41'S - 77°31 E, in the Southern Indian Ocean (Testut et al. 2010). Historical (1874) and recent (1994-2009) sea level observations were assembled into a consistent time series. A thorough check of the data and its precise geodetic connection to the same datum was only possible thanks to the recent installation of new technologies (GPS buoy and radar tide gauge sensor) and levelling campaigns. The estimated rate of relative sea level change, spanning the last 135 years at Saint-Paul, was not significantly different from zero (-0.1 ± 0.3 mm/yr), a value which could be reconciled with average global estimates of 1.7 mm/yr assuming the DORIS vertical velocity estimate at the nearby Amsterdam Island could be applied to correct for the land motion at the tide gauge (Altamimi and Collilieux, 2010). Considering the scarcity of long-term sea level data in the Southern Hemisphere, the exercise provides an invaluable additional observational constraint for further investigations of geographical sea level rise patterns.

Figure 1. (right) MSL estimates at Saint-Paul relative to the hydrographic zero for the historic observations (1874) and the recent observations (2009). The error bars indicate the uncertainty of the estimates. The grey curve is the annual mean altimetric sea level at Saint-Paul Island from AVISO product and the associated MSL is shown over the period as a rough guide. The orange line shows the GIA-induced relative sea level change rate, and the blue lines indicate the lower, upper and best global sea level trend estimate over the 20th century.

The data from the permanent GPS station that has been installed will provide an invaluable estimate of the Island vertical land movement. This information is critical to better interpret the rather astonishing result of no relative sea level elevation during the past 135 years. It will also be usefull for geodynamic studies on the dormant volcano of Saint-Paul island or on plate tectonics.

Figure 2. The GPS antenna above the tide gauge station in the inundated crater of the Saint-Paul island collapsed volcano.

References:
Altamimi Z. and X. Collilieux, 2010. Quality assessment of the IDS contribution to ITRF2008. Advances in Space Research, 45(12), 1500-1509.
Testut L., B. Martin Miguez, G. Wöppelmann, P. Tiphaneau, N. Pouvreau, M. Karpytchev, 2010.The sea level at Saint-Paul, Southern Indian Ocean, from 1874 to the present. Journal of Geophysical Research, 115, C12028, doi:10.1029/2010JC006404.

Parution du tome 3 de la série "Le climat de la France au XXIe siècle" portant sur l'évolution du niveau de la mer

Guy Woppelmann — 2012-04-02T09:44:17Z

Le Ministère de l'écologie, du développement durable, des transports et du logement (MEDDTL) a sollicité, en 2010, l'expertise de la communauté française des sciences du climat afin de produire une évaluation scientifique des conditions climatiques de la France au XXIe siècle.

Le Dr Jean Jouzel a été chargé de diriger cette expertise, réalisée par des chercheurs du CNRS/INSU/IPSL et LGGE, de Météo-France, du BRGM, du CEA, du CETMEF et du CNES. La série "Le climat de la France au XXIe siècle" rassemble les résultats de ces travaux : elle fournit les indices climatiques de référence qui doivent servir de base à l'élaboration des mesures d'adaptation au changement climatique. Cet outil est indispensable aux nombreux acteurs de l'adaptation que sont, notamment, les collectivités locales, le secteur économique privé, les associations, les services de l'Etat. Pour cette raison, la production de ces données de référence figure comme Action n°1 dans le Plan national d'adaptation au changement climatique entré en vigueur le 19 juillet 2011. L'Observatoire national sur les effets du réchauffement climatique (ONERC) organise et diffuse cette information scientifique.

L'objectif principal du tome 3 de cette série portant sur l'évolution du niveau de la mer est de faire un point plus complet des connaissances tirées du dernier rapport du GIEC (2007) et de recherches plus récentes, tant en ce qui concerne les observations que les projections futures. La marégraphie ainsi que l'observation à long terme du niveau de la mer occupe une place de choix dans ce rapport.

Importance of wave age and resonance in storm surges: the case Xynthia, Bay of Biscay

Guy Woppelmann — 2012-01-07T12:50:56Z

Researchers from the joint research unit "Littoral, Environment and Societies" (LIENSs, CNRS / La Rochelle University, team Physical Dynamics of the Littoral) in collaboration with the Portuguese National Civil Engineering Lab (LNEC, Lisbon) have investigated the storm surge associated with the storm Xynthia (February 2010) in the Bay of Biscay, combining in situ measurements with numerical modeling.

Their results show that the exceptional storm surge during Xynthia was amplified by the presence of young and steep waves in the Bay of Biscay, related to the unusual track of Xynthia. This study also shows the occurrence of a resonant phenomenon over the shelf, which explains the development of 6 hour oscillations after the surge peak.

Source: Bertin, X., Bruneau, N., Breilh, J.F., Fortunato, A.B., Karpytchev, M., 2012.
Importance of wave age and resonance in storm surges: the case Xynthia, Bay of Biscay. Ocean Modelling, 42, pp. 16-30.

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sonel@sonel.org

Contact: Xavier Bertin (UMR LIENSs)
xbertin@univ-lr.fr
Tel. 05 46 50 76 36

Main results:

Due to the combination of a wide continental shelf and their position on the track of mid-latitude winter storms, northwestern European shorelines are exposed to storm surges that often exceed 1 m. Low-lying coasts, such as those of the Wadden Sea, Normandy (English Channel) or Pertuis Charentais (Bay of biscay) are thus vulnerable to marine flooding. The storm Xynthia, which severely hit the coasts of Vendée and Charente Maritime (central part of the Bay of Biscay) in the night between the 27th and the 28th of February 2010, reminded this vulnerability. A 970 mbar low-pressure, accompanied with southwestern winds of the order of 100 to 130 km/h (peaks at 160 km/h on Ré island), induced a storm surge with a maximum measured at 1.50 m at La Pallice tide gauge (La Rochelle, Figure 1). The surge peak matched with a high spring tide, causing the overall water level to reach 8 m above marine Chart datum, a value never attained since the deployment of the numerical tide gauge (28th of April 1997, data available at SONEL/REFMAR). Many natural barriers and dykes that protected low-lying zones breached, causing the flooding of large areas and killing 47 peoples and huge material damages estimated to 1.5 billion euros.

Figure 1. Observed water level (black), astronomic tide (red) and storm surge (blue) at La Pallice tide gauge, showing a 1.5 m storm surge in phase with high spring tides

The study of Bertin et al. (2012) corresponds to the first step of an integrated research project aiming at investigating storm surges and marine flooding in the central part of the Bay of Biscay. A storm surge numerical modelling system was developed based on the 2DH coupling of the hydrodynamic circulation model SELFE (Zhang et Batista, 2008) and the spectral wave model WaveWatchIII (Tolman, 2009). This modeling system was implemented over the North East Atlantic Ocean and resulted in tidal predictions with errors of the order of 1 to 2 % and wave predictions with errors of the order of 15%. In the Bay of Biscay, the storm surge associated with Xynthia was reproduced with an error of the order of 0.1 m

The analysis of numerical results shows that, in the central part of the Bay of Biscay, the dominant mechanism in the storm surge generation was the SW-oriented winds, which drove an Ekman pumping. This phenomenon corresponds to water transport to the right of the wind direction, due to the Coriolis Effect. The comparison between a quadratic parameterization (wind-dependant only) and a wave-dependant parameterization to compute the wind-induced stress revealed that the storm surge was much more realistically predicted when taking waves into account (Figure 2A). This wind stress is computed based on the wind friction velocity U*, also defined as the ratio between the wave phase speed and the wave age. This friction velocity is thus very important in the presence of young and steep waves, which increase the ocean roughness (Figure 2B). Such young waves were related to the unusual track of Xynthia, which crossed the Bay of Biscay from SW to NE, thereby reducing the fetch to a few hundred kilometers only.

Figure 2. (A) Comparison between the storm surge predicted in La Pallice with a quadratic parameterization (red), a wave-dependant parameterization (black), showing that the second matches much better with the observations (blue). (B) Wind friction velocity (black) used to compute the wind stress and wave age (blue) showing a drop during Xynthia.

Finally, field data as well as numerical results show the occurrence of 6-hour oscillations in the storm surge signal, the height of which reaches 0.4 m in the central part of the Bay of Biscay (Figure 1, blue curve). This 6-hour period corresponds to the resonance period of the continental shelf in the central part of the Bay of Biscay. The researchers of LIENSs have interpreted this phenomenon as resulting from the fast displacement of Xynthia (15-20 m/s) in the Bay of Biscay, which induced a perturbation of the free-surface elevation with a significant amount of energy around the resonant frequency. This energy was then amplified by resonance on the shelf. Works in progress suggest that this phenomenon could be valid at other places around the world's coastlines, such as the central part of the Gulf of Mexico, of for other long waves, such as tsunamis.

References:
Tolman H. L., 2009. User manual and system documentation of WAVEWATCH III version 3.14. NOAA/NWS/NCEP/MMAB Technical Note 276, 194 pp.
Zhang, Y. L. and A. M. Baptista, 2008. SELFE: A semi-implicit Eulerian-Lagrangian finite-element model for cross-scale ocean circulation. Ocean Modelling, 21(3-4), 71-96.

Importance de la résonance et de l'âge des vagues pendant la surcote associée à la tempête Xynthia, février 2010

Guy Woppelmann — 2011-12-19T08:58:34Z

Des chercheurs de l'UMR 6250 Littoral Environnement et Sociétés (LIENSs, CNRS/Université de La Rochelle, équipe Dynamique Physique du Littoral) en collaboration avec des chercheurs du Laboratoire National d'Ingénierie Civile du Portugal (LNEC, Lisbonne) ont étudié la surcote associée à la tempête Xynthia (février 2010) dans le Golfe de Gascogne en combinant mesures in situ et modélisation numérique.

Leurs résultats montrent que la surcote exceptionnelle pendant Xynthia a été amplifiée par la présence de vagues jeunes et très cambrées dans le Golfe de Gascogne, liées à la trajectoire atypique de la tempête Xynthia. Ces résultats montrent aussi la présence d'un phénomène de résonance sur le plateau continental dans la partie centrale du Golfe de Gascogne, qui explique l'apparition de répliques de période 6 h après le passage du pic de la surcote.

Source : Bertin, X., Bruneau, N., Breilh, J.F., Fortunato, A.B., Karpytchev, M., 2012.
Importance of wave age and resonance in storm surges : the case Xynthia, Bay of Biscay. Ocean Modelling, 42, pp. 16-30.

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Contact : Xavier Bertin (UMR LIENSs)
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Principaux résultats :

Du fait de la présence d'un plateau continental souvent large et de leur position sur la trajectoire des dépressions hivernales, les littoraux d'Europe du nord-ouest sont soumis à des surcotes qui dépassent régulièrement le mètre. Les côtes basses, comme celles de la mer de Wadden, des Havres de Normandie ou des Pertuis Charentais, sont donc vulnérables à la submersion marine. La tempête Xynthia, qui a touché durement les littoraux de Vendée et de Charente Maritime dans la nuit du 27 au 28 février 2010, est venue rappeler tragiquement cette vulnérabilité. Une dépression à 970 hPa accompagnée de vents de SW soufflant de 100 à 130 km/h (rafales mesurées jusqu'à 160 km/h sur l'île de Ré) a généré une surcote dont le maximum a été mesuré à 1.50 m au marégraphe de La Pallice (La Rochelle, Figure 1). Cette surcote a coïncidé avec une marée haute de vives-eaux, si bien que la mer a atteint un niveau de 8 m au dessus du zéro hydrographique, une valeur jamais atteinte depuis l'installation du marégraphe côtier numérique (28 Avril 1997) par le SHOM (données accédées via SONEL/REFMAR). De nombreux cordons dunaires et digues qui protégeaient les zones basses du littoral ont été submergés et se sont rompus si bien que de larges zones ont été inondées, occasionnant la mort de 47 personnes ainsi que des dégâts matériels colossaux estimés à 1,5 milliard d'euros.

Figure 1. Niveaux observés (noir), marée astronomique (rouge) et surcote (bleu) à la Pallice, montrant la présence d'une surcote de 1.5 m en phase avec une marée haute de vives-eaux.

L'étude de Bertin et al. correspond à la première étape d'un projet de recherche qui vise à étudier les surcotes et la submersion marine dans la partie centrale du Golfe de Gascogne. Un système de modélisation numérique des surcotes a été développé en couplant en deux dimensions horizontales le code de circulation hydrodynamique SELFE (Zhang et Batista, 2008) avec le code spectral de vagues WaveWatchIII (Tolman, 2009). Ce système de modélisation régional a été implémenté sur l'Atlantique Nord-Est et permet de reproduire précisément les marées avec des erreurs de l'ordre de 1 à 2 % et les vagues avec des erreurs de l'ordre de 15 %. Dans le Golfe de Gascogne, la surcote pendant Xynthia est reproduite avec une erreur de l'ordre de 0.1 m.

L'analyse des résultats numériques montre que, dans la partie centrale du Golfe de Gascogne, le mécanisme dominant dans la génération de la surcote est le vent de direction SW, qui induit un pompage d'Ekman. Ce phénomène correspond à un transport des masses d'eau vers la droite de la direction où souffle le vent. La comparaison entre une paramétrisation quadratique (ne dépendant que de la vitesse du vent) et une paramétrisation dépendante des vagues pour calculer la contrainte du vent montre que la prédiction de la surcote est bien plus réaliste en prenant en compte les vagues (Figure 2A). La contrainte du vent est calculée à partir de la vitesse de frottement U*, définie comme le rapport entre la vitesse de phase et l'âge des vagues. Cette vitesse de frottement est donc très importante en présence de vagues jeunes et cambrées, qui augmentent la rugosité de l'océan (Figure 2B). Ces vagues jeunes sont liées à la trajectoire atypique de Xynthia, qui s'est déplacée du SW vers le NE dans le Golfe de Gascogne, réduisant la zone de génération des vagues à quelques centaines de km seulement.

Figure 2. (A) Comparaison entre la surcote prédite à La Rochelle avec une paramétrisation quadratique (rouge) et dépendante des vagues (noire), montrant que la seconde permet de reproduire bien mieux la surcote mesurée (bleue). (B) Vitesse de frottement du vent (noir) utilisée pour calculer la contrainte liée au vent et à l'âge des vagues (bleue), montrant une chute de ce dernier paramètre pendant Xynthia.

Enfin, les données de terrain, comme les résultats numériques, montrent la présence d'oscillations de période de l'ordre de 6 h dans le signal de surcote, dont la hauteur atteint 0.4 m dans la partie centrale du golfe de Gascogne (Figure 1, courbe bleue). Cette période d'environ 6 h correspond à la période de résonance du plateau continental dans cette partie du Golfe de Gascogne. Les chercheurs du LIENSs et du LNEC ont interprété ce phénomène comme résultant du déplacement rapide de la tempête Xynthia dans le Golfe de Gascogne (15 à 20 m/s), induisant une perturbation de la surface libre dont le spectre comporte une quantité d'énergie importante au niveau de la fréquence de résonance, qui a ensuite été amplifiée par résonance sur le plateau. Des travaux en cours suggèrent que ce phénomène de résonance pourrait être important dans d'autres régions du globe, comme la partie centrale du Golfe du Mexique, et pour d'autres types d'ondes longues, comme les tsunamis.

Références :
Tolman H. L., 2009. User manual and system documentation of WAVEWATCH III version 3.14. NOAA/NWS/NCEP/MMAB Technical Note 276, 194 pp.
Zhang, Y. L. and A. M. Baptista, 2008. SELFE : A semi-implicit Eulerian-Lagrangian finite-element model for cross-scale ocean circulation. Ocean Modelling, 21(3-4), 71-96.

Inventaire de données historiques du niveau de la mer

Guy Woppelmann — 2011-12-13T17:03:32Z

Sous l'égide de GLOSS (lettre ci-dessous), une action est lancée pour connaître les données historiques du niveau de la mer qui ne sont pas encore sous forme numérique. Si votre institution dispose de tels enregistrements historiques, nous vous serions reconnaissants de bien vouloir remplir le formulaire ci-dessous (en anglais, au format .doc).

Ou bien, si vous connaissez des contacts pour de telles données qui mériteraient sauvetage et numérisation, nous vous serions également reconnaissants de nous fournir ces contacts.

Merci de renvoyer l'une ou l'autre information à Mr. Patrick Caldwell du UHSLC.
caldwell@hawaii.edu

Cover letter from GLOSS
Questionnaire

Inventory of Sea Level Data in Need of Rescue

Guy Woppelmann — 2011-12-13T16:45:25Z

On behalf of GLOSS (Cover letter below), an effort has been initiated to learn of historic, non-computerized sea level data.
If your affiliation has such historic records, could you please fill in the questionnaire below (in .doc format, clicking on the image or below)?

Or if you know of contacts for such data in need of rescue, could you please provide contact information?
Send either to Mr. Patrick Caldwell from the UHSLC by May 1, 2012.
caldwell@hawaii.edu

Cover letter from GLOSS
Questionnaire

Twelfth Session of the GLOSS Group of Experts, Unesco, Paris, 7-11 November 2011

Guy Woppelmann — 2011-10-05T12:53:21Z

The next meeting of the global sea-level observing programme (GLOSS) is taking place at Unesco, Paris, 9-11 November 2011. Two workshops will precede the event, respectively dealing with:

Storm surge monitoring and extreme sea levels, and the need for high-quality real-time sea level data (7-8 November 2011);

Space-based methods for vertical tide gauge control (afternoon of 8 November and morning of 9 November 2011).

The GLOSS group of experts meeting itself will take place from 9 to 11 November 2011. The agendas are in the process of elaboration (See 1st link below).

Further details :
on these meetings
on the GLOSS programme

Réunions du programme mondial GLOSS, Unesco, Paris, 7-11 novembre 2011

Guy Woppelmann — 2011-10-05T04:52:28Z

La prochaine réunion du groupe d'experts du programme mondial d'observation du niveau de la mer (GLOSS) se tiendra à l'UNESCO, Paris, du 9 au 11 novembre 2011. Elle sera précédée de deux workshops qui porteront sur :

Les ondes de tempête, les niveaux d'eau extrêmes, et le besoin en données temps-réel de grande qualité (7-8 novembre 2011) ;

Les méthodes satellitales de surveillance des mouvements verticaux des marégraphes (8-9 novembre 2011).

Quant à la réunion des experts du programme GLOSS à proprement parler, elle se tiendra donc du 9 au 11 novembre 2011. Le rapport de la France est disponible en ligne (cliquez sur le lien). Les programmes des différentes réunions sont accessibles sur le site officiel de la COI/unesco via le 1er lien ci-dessous.

En savoir plus :
sur ces rencontres
sur le programme mondial GLOSS

Satellite Altimeter Calibration and Deformation Monitoring using GNSS

Guy Woppelmann — 2011-05-03T10:48:00Z

Papers are invited for a special topic issue of Advances in Space Research (ASR) entitled “Satellite Altimeter Calibration and Deformation Monitoring using GNSS”.

Global warming is a key scientific issue nowadays. Over the past decades, satellite altimetry has provided an unprecedented amount of data for monitoring sea level changes and thus global warming. Such scientific results however rely on a significant number of geophysical corrections as well as on continuous monitoring of the satellite altimeter performances using in-situ data. A few calibration sites around the world provide accurate calibration of satellite altimeters using different in-situ techniques involving monitoring of geodetic instruments close to the satellite tracks or at crossing points (platforms, tide gauges, buoys, etc.). While Global Navigation Satellite Systems, such as GPS, are key tools for geodetically monitoring the vertical velocity of such calibration sites, several scientific issues are still under consideration, as vertical positioning is still difficult to obtain in an absolute sense. Furthermore, new satellite altimeters, such as delay-Doppler, wide swath, etc., will soon provide new types of observations for sea-level monitoring and allowing altimetry to be closer at the coastal regions, for which new types of calibration could be foreseen.

This Special Issue is open to all scientists discussing new scientific challenges in satellite altimeter calibration (technical aspects related to the altimeter functioning, description of current calibration sites and current techniques, or global satellite calibration using networks of tide gauges or GNSS networks), as well as current limitations in deformation monitoring (monitoring of the vertical, use of regional and continuously-operating GNSS networks, reference issues when expressing vertical velocities in global, regional or local frames). Paper addressing topics related to natural hazards would also be welcome.

Papers must be submitted electronically through the EES/Elsevier Web system at http://ees.elsevier.com/asr. To ensure that all manuscripts are correctly identified for inclusion into the Special Issue, authors must select “Special Issue: Altimetry Calibration”, when they reach the “Article Type” step in the submission process.

Submitted papers must be written in English and should indicate full affiliation addresses for all authors. All manuscripts will be subject to a standard peer-review process, including at least two independent reviewers. There are no page limits, but the length of the paper should be appropriate to the scientific material being presented. Manuscripts should follow the general format used in ASR: (http://www.elsevier.com/wps/find/jo...). The deadline for submission is 15 January 2012.

Manuscripts will be accepted on a paper-by-paper basis and available on-line with a DOI a few days after acceptance. Contributors to this issue will have an opportunity to purchase individual issues once the issue is finalized. All articles will be typeset at no cost to the author, while a nominal fee will be charged to the authors for color figures in print, but not in the electronic version.

Dr. Pascal Willis (pascal.willis@ign.fr) is the Guest Editor for this Special Issue. Authors will be regularly informed on the progress of this Special Issue by email until its final publication. Questions can be directed to Pascal Willis or to the Co-Editor for Special Issues, Dr. Peggy Ann Shea (sssrc@msn.com).

Reorganisation of SONEL, Tide gauge data and the national liaison agency (REFMAR)

Frank — 2011-02-16T14:06:24Z

One of the reasons for which SONEL was founded was to federate the tide gauge networks that exist in France, and ensure that emerging networks were properly incorporated. Although the project was initiated by B. Simon at the SHOM (1999) it subsequently ran into numerous practical difficulties. Finally, it was partially implemented at the University of La Rochelle in 2003 (first on-line observations) and involved just the RONIM and ROSAME networks (cf. actes AEI 2004).

Today, the context is more favourable. The SHOM has been designated as the official national liaison for in situ sea level observations, together with the management and publication of the resulting data: see the "instruction permanente du Premier ministre n°863/SGMer du 20 avril 2010". Today it is tasked with :

coordinating the gathering of sea level data produced by the organisations, agencies and public services that are within the competence of the state authorities ;
Managing and archiving the data in real time and in delayed mode ;
coordinating the publication in real time and in delayed mode of the data while ensuring that the conditions of accessibility and use comply with current legislation pertaining to information in the public domain.

To this end, the SHOM set up REFMAR (opposite) where users can find the data (raw in real time, and quality checked in delayed mode) from tide gauges on French territory. The fact that the SHOM has now taken on the tide gauge data aspect is excellent news and will enable the University of La Rochelle to concentrate its efforts on the other aspects of the SONEL system (see the architecture below). Moreover, it guarantees in particular that tide gauge data is managed by recognised specialists in the field, heirs to an experience which goes back to the first French tide gauge designed by the hydrographic engineer R. Chazallon in 1843.


Architecture SONEL

The infrastructure of SONEL has been reorganised accordingly, particularly the Web and FTP servers of SONEL, in order to bring it into line with the architecture described in the diagram opposite. It incorporates REFMAR in a manner which is optimal and as transparent as possible for users. Numerous links have been created at every level of SONEL, in particular to achieve the initial aim of a synergy of the tide gauge and geodesic data.

In practice

There will be a transition phase which we will ensure to the best of our ability. During this transition phase users will find French tide gauge data both on the ftp.sonel.org and www.sonel.org servers and on the refmar.shom.fr servers . However, they should be aware that they would be well-advised to look for the data at its SHOM (REFMAR) source . The SHOM has both a recognised expertise and centuries-long experience in the field of tide gauges. Moreover, any new development or change in the French tide gauge network will immediately be incorporated in REFMAR given the mission with which it has been entrusted (cf. instruction permanente), and whatever the French tide gauge network (RONIM, ROSAME, etc.).


Phase de transition sur SONEL


A terme sur SONEL

The source of high frequency data (REFMAR) will be identified and accessible from the SONEL Web pages of each station above the current visualisation and download sections during the transition phase (e.g., image on the left), although these visualisation and download sections will eventually disappear from the SONEL pages and only the link toward the source (REFMAR) will be available (e.g., image on the right). The images opposite provide an example of how this will look during the transition phase (which begins today) and going forward.

Agenda

As from today, users of high frequency tide gauge data (hourly, 10min.,...) are invited to register on REFMAR.
Beginning of March, the high frequency tide gauge data will only be accessible on REFMAR, initially on the current provisional server, and eventually on the permanent server, which is under validation (beginning of April).

Restructuration de SONEL, Observations marégraphiques et référent national (REFMAR)

Guy Woppelmann — 2011-02-16T14:06:17Z

Fédérer les réseaux de marégraphes existants en France, et veiller à l'intégration des réseaux émergeants, est l'un des objectifs à l'origine de l'idée de SONEL. Prévu initialement au SHOM par B. Simon (1999), l'objectif a rencontré des difficultés pratiques et n'a pu se mettre en oeuvre que partiellement (réseaux RONIM et ROSAME) et à l'université de la Rochelle à partir de 2003 (premières observations en ligne) (cf. actes AEI 2004).

Aujourd'hui, le contexte est plus favorable. Le SHOM est désigné référent national pour l'observation in situ du niveau de la mer, la gestion et la diffusion des mesures en résultant : voir l'instruction permanente du Premier ministre n°863/SGMer du 20 avril 2010. Désormais, il assure notamment les fonctions de :

coordination de la collecte des observations du niveau de la mer réalisées par l'ensemble des organismes et services relevant d'autorités publiques ;
gestion et archivage en temps différé des observations collectées ;
coordination de la diffusion en temps réel et en temps différé des observations en assurant les conditions d'accessibilité et d'utilisation conformément aux dispositions en vigueur relatives à l'information du public.

A ce titre, le SHOM met en place REFMAR (ci-contre) où les utilisateurs trouveront les mesures (brutes en temps réel, et contrôlées en temps différé) des marégraphes installés sur territoire français. La prise de fonction du volet observation marégraphique par le SHOM est une excellente nouvelle. Elle permet à l'université de la Rochelle de recentrer ses ressources sur les autres composantes du système SONEL (voir architecture ci-dessous). Mais, surtout, elle garantit la gestion de l'observation marégraphique par des spécialistes reconnus, héritiers d'une expérience qui remonte au premier marégraphe français conçu par l'ingenieur hydrographe R. Chazallon en 1843.


Architecture SONEL

L'infrastructure de SONEL est réorganisée en conséquence, en particulier les serveurs Web et FTP de SONEL, de façon à converger vers l'architecture décrite dans le diagramme ci-contre. Elle intègre REFMAR de façon aussi optimale et transparente que possible pour les utilisateurs. De nombreux liens sont créés à tous les niveaux de SONEL, en particulier pour assurer l'objectif initial de synergie des données de marégraphie et de géodésie.

En pratique

Une phase de transition sera assurée au mieux de nos resources. Pendant cette phase de transition les utilisateurs trouveront les observations des marégraphes français aussi bien dans les serveurs ftp.sonel.org et www.sonel.org que dans les serveurs refmar.shom.fr. Mais ils doivent être conscients qu'ils ont tout intérêt à chercher les observations à la source SHOM (REFMAR). Le SHOM a une expertise et expérience séculaires reconnues dans le domaine de la marégraphie. De plus, toute nouveauté et évolution dans les réseaux de marégraphes français (nouvelles stations, journal de bord...) sera répercutée sans délais dans REFMAR en raison même de la mission qui lui est confiée (cf. instruction permanente), et cela quelque soit le réseau de marégraphes français (RONIM, ROSAME, etc.).


Phase de transition sur SONEL


A terme sur SONEL

La source des données haute fréquence (REFMAR) sera identifiée et accessible dans les pages Web SONEL de chaque station au-dessus des blocs actuels de visualisation et de téléchargement pendant la phase de transition, mais ces blocs de visualisation et de téléchargement disparaitront à terme des pages SONEL et seul le bloc de liaison vers la source (REFMAR) sera disponible. Les images ci-contre donnent un exemple de comment cela apparaît dans la phase de transition (qui débute aujourd'hui) et à terme.

Calendrier

Dès aujourd'hui, les utilisateurs des observations haute fréquence (horaires, 10min.,...) des marégraphes sont encouragés à s'inscrire dans REFMAR.
Début mars, les données haute fréquence des marégraphes ne seront accessibles que sur REFMAR, d'abord sur le serveur provisoire actuel, puis sur un serveur définitif en cours de validation (début avril).

Daily, monthly and annual mean sea levels

Guy Woppelmann — 2010-12-19T12:44:47Z

The data and graphs concerning daily, monthly and annual mean sea levels have been available on SONEL since October 2010 for the French stations (a link to the PSMSL is provided for international stations when the page specific to the station is identified and the tide gauge is co-located with GPS or DORIS). The means are calculated from the Demerliac filter and the Doodson filter (see details in the article "Calculating the mean sea levels"), with the possibility of a choice for the user.

The graphs

The graphs in the individual pages per station show the means calculated from quality controlled (QC'ed) observations (in blue) and non-QC'ed observations (in red). An example is given on the image below, which is taken from the page of the La Rochelle station.

The non-QC'ed observations are files of raw measurements sampled every 10 minutes. A 10-min raw mesurement usually corresponds to a sea level value averaged over an integration period of two minutes (short-term oscillations such as waves are filtered out) from 1-second samples. They are not in any way verified by SHOM, and should therefore be used with the greatest of precaution, even though a high-tech modern instrument is used (See the results of experiments conducted with radar gauges published in Journal of Coastal Research). The 10-min data files are available roughly one week after the actual date on which the measurement was made.

The QC'ed observations, which are hourly data files, have been verified by the SHOM, after being subjected to different quality controls. The values come from the 10-min. observation files which are resampled on the hour. The QC'ed data are available roughly 2-3 months after the actual date on which the measurements were made. (For details on the quality controls carried out by SHOM).

The files of average values and their format

Only the daily, monthly and annual averages calculated from QC'ed data are available. They are presented in the form of a two-column matrix : the date (in decimal years) and sea level (in millimetres). The format adopted is that of the PSMSL, as are the calculation criteria for the monthly and annual means, in particular for the issue of observation gaps.

They can be downloaded individually from the Web page of the tide gauge by clicking on the button situated under the graph of the means chosen. However, they are also available on the FTP server (ftp.sonel.org) which is very practical when a rapid acces to the data from several stations is required. This is how the names of the data files are defined :

The first letter in lower case :
"d" for the daily means, "m" for the monthly means and "y" for the yearly means
The acronym of the station, in capital letters, is made up of 5 letters (the internal identifier of the SONEL data base)
The extension ".slv", for the type of quantity "sea level".

Example: the daily means file of La Rochelle is called dLROCH.slv

Structure of the file system in the FTP server

|-- legos
 | |-- rosame
 | `-- sao_tome
 |-- shom
 | |-- HAUT_10 => Files of observations at 10 minutes
 | | |-- RECENT -> with the 50000 latest observations at 10 min.
 | | `-- TOTAL -> complete
 | `-- HAUT_HOR => Files of QC'ed hourly observations
 | |-- TOTAL -> complete
 | `-- VALID -> with the observations of the current year
 `-- MSL
 |-- Demerliac => Name of the filter used
 | |-- data -> Files of mean values
 | `-- graphs -> Graphs displayed on the Web site 
 `-- Doodson => Name of the filter used
 |-- data -> Files of mean values
 `-- graphs -> Graphs displayed on the Web site

Reminder of the directories and their content

legos : contains the tide gauge observations of the ROSAME network and that of Sao Tomé run by LEGOS.

shom : contains the tide gauge observations of the RONIM network of SHOM. The sub-directory HAUT_10 contains the observations sampled at 10 min. whereas HAUT_HOR contains the QC'ed hourly observations.

MSL (Mean Sea Level) : contains the daily, monthly and annual means, calculated from the QC'ed hourly observations.

Moyennes journalières, mensuelles et annuelles

Médéric Gravelle — 2010-12-15T18:36:59Z

Depuis octobre 2010 les données et graphes des moyennes du niveau de la mer journalières, mensuelles et annuelles sont disponibles sur SONEL pour les stations françaises (un lien vers le PSMSL est proposé pour les stations étrangères lorsque la page spécifique de la station y est identifiée et que le marégraphe est co-localisé avec une station GPS ou DORIS). Ces moyennes ont été calculées à partir du filtre de Demerliac et du filtre de Doodson (voir détails dans l'article Calcul des niveaux moyens), avec possibilité de choix pour l'utilisateur.

Les graphiques

Sur les graphiques dans les pages individuelles par station sont représentées ces moyennes calculées à partir des observations contrôlées (en bleu) et non-contrôlées (en rouge). Un exemple est donné dans l'image ci-dessous, prise de la page de la station de La Rochelle.

Les observations non-contrôlées sont des fichiers de mesures brutes échantillonnées toutes les 10 minutes. Une mesure correspond la plupart du temps à une hauteur d'eau calculée sur une période d'intégration de deux minutes (filtrage des oscillations de courte période telles que la houle) à partir de mesures individuelles prises toutes les secondes. Elles n'ont été soumises à aucun contrôle de la part du SHOM, et sont donc à utiliser avec la plus grande précaution même si l'instrument est de technologie moderne (voir les résultats d'expérience sur les marégraphes radars publiés dans Journal of Coastal Research en 2008). Les fichiers de mesures à 10 min. sont disponibles environ une semaine après la date effective de la mesure.

Les observations contrôlées, fichiers d'observations horaires, ont été validées par le SHOM, après qu'elles aient été soumises à divers contrôles de qualité. Les valeurs horaires proviennent d'un ré-échantillonnage des observations fréquentes (10 minutes) à l'heure ronde. Les observations horaires contrôlées sont disponibles environ 2-3 mois après la date effective de la mesure. (Voir détails sur les contrôles qualité effectués par le SHOM).

Les fichiers de valeurs moyennes et leur format

Seuls les fichiers de moyennes journalières, mensuelles et annuelles calculées à partir des données contrôlées sont disponibles. Ils se présentent sous forme de matrice à deux colonnes : la date (en années décimales) et la hauteur d'eau (en millimètres). Le format adopté est celui du PSMSL, de même que les critères de calcul des moyennes mensuelles et annuelles, en particulier sur la question des lacunes d'observation.

Ils peuvent se télécharger individuellement depuis la page Web d'un marégraphe, en cliquant sur le bouton situé sous le graphique des moyennes choisies. Mais ils sont également disponibles sur le serveur FTP (ftp.sonel.org) qui est très pratique pour l'accès rapide aux données de plusieurs stations. Voici comment se définissent les noms des fichiers de moyennes :

La première lettre en minuscule :
"d" pour les moyennes journalières ("daily"), "m" pour les moyennes mensuelles ("monthly") ou "y" pour les moyennes annuelles ("yearly")
L'acronyme de la station, en majuscule, formé de 5 lettres (identifiant interne de la base de données SONEL)
L'extension ".slv", pour le type de grandeur "sea level".

Exemple : le fichier de moyennes journalières à La Rochelle se nomme dLROCH.slv

Structure du système de fichiers dans le serveur FTP

|-- legos
 | |-- rosame
 | `-- sao_tome
 |-- shom
 | |-- HAUT_10 => Fichiers des observations à 10 minutes
 | | |-- RECENT -> avec les 50000 dernières observations à 10 min.
 | | `-- TOTAL -> complets
 | `-- HAUT_HOR => Fichiers des observations horaires contrôlées
 | |-- TOTAL -> complets
 | `-- VALID -> avec les observations de l'année en cours
 `-- MSL
 |-- Demerliac => Nom du filtre appliqué
 | |-- data -> Fichiers de valeurs moyennes
 | `-- graphs -> Graphiques visibles sur le site Web
 `-- Doodson => Nom du filtre appiqué
 |-- data -> Fichiers de valeurs moyennes
 `-- graphs -> Graphiques visibles sur le site Web

Rappel sur les répertoires et leur contenu

legos : contient les observations des marégraphes du réseau ROSAME et de celui de Sao Tomé gérés par le LEGOS.

shom : contient les observations des marégraphes du réseau RONIM du SHOM. HAUT_10 contient les observations échantillonnées à 10 min. et HAUT_HOR les observations horaires contrôlées.

MSL (Mean Sea Level) : contient les moyennes journalières, mensuelles et annuelles, calculées à partir des observations horaires contrôlées.

Mesures du niveau de la mer et nivellement au Vieux port de La Rochelle

Guy Woppelmann — 2010-07-30T13:05:17Z

Dans le contexte actuel de remontée globale du niveau de la mer, plusieurs études sur l'évolution du niveau de la mer en Charente-Maritime se déroulent actuellement au sein de l'UMR 6250 LIENSs (Université de La Rochelle). Parmi celles-ci, une étude réalisée dans le cadre du stage de Samuel Le Pajolec porte sur quatre lots de mesures du niveau de la mer au Vieux port de La Rochelle :


Localisation des lots de mesures

de 1775 à 1776 au canal Maubec,

en 1824 au bassin à flot intérieur,

de 1863 à 1874 et de 1887 à 1892 au bassin à flot extérieur.

(Cliquez sur l'image ci-contre pour voir les lieux où ces mesures ont été prises).


Echelle Porte des Deux-Moulins

Ces lots de mesures couvrent une période de 118 ans (1775 - 1892), pour une durée effective d'enregistrement de 20 ans et 4 mois, et sont donc répartis sur trois sites différents du Vieux port. Ils ont cependant été enregistrés dans des référentiels de temps et de hauteur différents. Un exemple est donné ci-contre d'échelle de marée graduée en pieds et pouces près de la Porte des Deux-Moulins.


Rapport de campagne

Il est donc indispensable de replacer les différents lots de mesures dans des référentiels en hauteur et en temps communs, afin de pouvoir comparer entre eux ces lots de mesure et, par suite, de pouvoir étudier l'évolution des composantes du niveau de la mer au 19e siècle à La Rochelle, voire jusqu'à nos jours si ces mesures anciennes peuvent être rattachées aux mesures plus récentes effectuées au Port de La Pallice depuis la fin du 19e siècle.

Les objectifs de la campagne de nivellement, qui s'est déroulée les 15 et 17 juin 2010, étaient donc multiples. Après avoir retrouvé les repères anciens et actuels du Vieux port, il s'agissait de les niveler afin de vérifier leur stabilité entre 1861 et 2010 et de replacer tous les lots de mesures du niveau de la mer par rapport à un même repère local. Enfin, un inventaire des échelles de marée actuellement installées dans le Vieux port de La Rochelle a également été réalisé. Le rapport de campagne est disponible ici ou en cliquant sur la couverture du rapport ci-contre.

Les marégraphes de Roscoff et de Saint-Malo surveillés par GPS

Guy Woppelmann — 2010-06-25T05:47:14Z

Deux nouvelles stations GPS permanentes de type géodésique sont opérationnelles aux marégraphes de Saint-Malo (février 2010) et de Roscoff (août 2009). Leur objectif est de surveiller les mouvements verticaux de la côte afin de comprendre si les tendances long terme du niveau de la mer enregistrées par les marégraphes sont dues à une subsidence de la côte, par exemple, ou à des signaux climatiques liés à fonte des glaces continentales ou à la dilatation thermique des masses d'eau.


Rapport ROTG


Rapport SMTG

Ces installations ont été possibles grâce au concours des partenaires locaux du SHOM, à savoir la Chambre de Commerce et d'Industrie du Pays de Saint-Malo, à Saint-Malo, et la Chambre de Commerce et d'Industrie de Morlaix, à Roscoff. Elles ont été financées par le GRGS via le programme TOSCA du CNES. Les données sont désormais disponibles dans SONEL pour le projet TIGA du service international IGS, mais aussi dans les réseaux GPS nationaux RENAG (qui soutiendra en pratique leur maintenance) pour l'étude des déformations crustales, et RGP de l'IGN (qui a la charge de la référence géodésique nationale et assure la densification du repère européen).

Des rapports complets de l'installation des deux stations GPS et de leur rattachement géodésique aux repères de marée sont disponibles dans la section "Documentation / Compte-rendus" de SONEL, ou en cliquant sur les pages de garde ci-contre.

Mentionnons que des difficultés dans la collecte automatique des mesures GPS des récepteurs Topcon GB-1000 (accès au serveur FTP des récepteurs) ont retardé la mise à disposition des observations à la communauté scientifique. Le problème a requis l'implémentation du protocole TDTP (Topcon Data Transfert Protocol) par l'équipe ULR en utilisant le langage java (V1.6). La solution est d'ailleurs mise à disposition de ceux qui rencontreraient la même difficulté (Cf. Actualité du 18 juin 2010).

Collecte des mesures GPS des récepteurs TOPCON

Mikaël Guichard — 2010-06-18T12:27:48Z

Afin de corriger les difficultés rencontrées lors de l'accès au serveur FTP des récepteurs GPS Topcon GB-1000 en place pour la surveillance géodésique des marégraphes de Roscoff et de Saint-Malo, à savoir :

>ftp 10.4.30.54
 Connecté à 10.4.30.54.
 520 All FTP connections (1) already in use: connection refused.
 Connexion fermée par l'hôte distant.

Le protocole TDTP (Topcon Data Transfert Protocol) a été implémenté par l'ULR en utilisant le langage java (V1.6).

ETAPES DE FONCTIONNEMENT

Lecture du fichier de configuration "collecte.config", voir ci-dessous.
Récupération de la liste des acronymes à traiter.
Connexion telnet au récepteur.
Récupération de la liste des fichiers présents sur le GB-1000
Téléchargement des fichiers non existants dans le répertoire local des fichiers bruts (.tps)
Analyse du contenu du répertoire brut et conversion en fichier Rinex Hatanaka si nécessaire.

MISE EN PRODUCTION DE L'OUTIL

Récupération du fichier jar ci-dessous
Préparation du fichier de configuration (voir exemple ci-dessous)
Execution de l'application à l'aide de la commande suivante
java -jar collecte_topcon -c CHEMIN_FICHIER_CONFIG

2Fichier jar2 Information : les sources du logiciel sont inclues dans le fichier jar. Ce fichier peut être ouvert avec un outil de décompression (comme un fichier zip).


collecte_topcon

Ce code n'est compatible qu'avec une version de java 1.6 ou supérieure.

2Fichier de configuration "collecte.config"2

#########################################################
 # Fichier de configuration du logiciel collecte_topcon
 # V1.0.0
 # Nécessite les outils "teqc" et "RNX2CRZ" directement
 # accessibles dans le PATH.
 #########################################################
 
 #=============================================
 # PARAMETRAGE CONNEXION TOPCON
 #=============================================
 TOPCON_IP=80.14.222.239
 TOPCON_PASSWD=WT1XHYW
 TOPCON_PORT=8002
 
 #=============================================
 # PARAMETRAGE LOGICIEL
 #=============================================
 
 #Acronyme à télécharger sur le TOPCON
 ACRO=SMTG
 
 #Chemin ou seront stockés les fichiers bruts
 TOPCON_FILES_DIR=Y:/tps/
 
 #Chemin ou seront placés les fichiers rinex. 
 # A ce chemin sera ajouté l'arborescence suivante : YYYY/DDD/
 RINEX_FILES_DIR=rnx\
 
 
 #=============================================
 # GESTION LOG
 # Niveau de log du plus grand au plus fin : 
 # - SEVERE
 # - WARNING 
 # - INFO 
 # - CONFIG 
 # - FINE 
 # - FINER 
 # - FINEST
 #=============================================
 LOG_LEVEL=FINEST
 LOG_FILE=topcon.log

Hauteurs d'eau observées par le SHOM lors du passage de la tempête Xynthia

Guy Woppelmann — 2010-03-23T09:37:41Z

Lors du passage de la tempête Xynthia, dans la nuit du 27 au 28 février 2010, les hauteurs d'eau ont été mesurées par les marégraphes du Réseau d'Observation du Niveau de la Mer (RONIM).

Le réseau RONIM comprend 19 marégraphes sur la côte Manche-Atlantique (Figure 1).


Fig.1 : Réseau RONIM en France métropolitaine

La tempête a généré des surcotes importantes (différence entre la hauteur d'eau observée et la hauteur de marée prédite). La concomitance entre la tempête, l'instant de la pleine mer, et la vive-eau d'équinoxe (coefficient de marée important de 102) explique que les niveaux atteints soient aussi importants.

Les hauteurs de pleine mer observées (par rapport au zéro hydrographique) ainsi que les valeurs des surcotes de pleine mer sont synthétisées dans le Tableau ci-dessous.

Hauteurs d'eau observées et surcotes lors du passage de la tempête Xynthia
MAREGRAPHE	Hauteur observée de pleine mer	Surcote de pleine mer
Dunkerque	6,90 m	0,80 m
Calais	8,05 m	0,70 m
Boulogne-sur-Mer	En maintenance, absence de mesure
Dieppe	10,47 m	1,05 m
Le Havre	8,84 m	0,87 m
Cherbourg	7,14 m	0,57 m
Saint-Malo	13,18 m	0,88 m
Roscoff	9,63 m	0,53 m
Le Conquet	7,63 m	0,51 m
Brest	7,89 m	0,53 m
Concarneau	5,90 m	0,63 m
Le Crouesty	6,58 m	0,89 m
Saint-Nazaire	7,34 m	1,16 m
Sables d'Olonne	> 6,89 m (Problème d'acquisition)	Non mesurée
La Rochelle	8,01 m	1,53 m
Pointe de Grave	6,57 m	0,98 m
Arcachon	5,46 m	0,90 m
Bayonne	4,92 m	0,38 m
St Jean de Luz	4,96 m	0,38 m

Les observations, prédictions et les surcotes à la Rochelle sont présentées Figure 2 (ci-dessous). La surcote de pleine mer (1,53 m) est particulièrement importante. Cette surcote n'a jamais été observée depuis que le marégraphe a été installé en 1997. A titre de comparaison, elle est plus importante que la plus grande surcote jamais observée à Brest, où l'on dispose de plus de 150 ans de mesures. (La surcote de pleine mer maximale à Brest est de 1,42 m, elle a été observée lors de la tempête du 15 octobre 1987).


Hauteurs d'eau à La Rochelle (Février 2010)

Le niveau atteint à La Rochelle est de 8,01 m. Ce niveau n'a jamais été observé depuis l'installation du marégraphe en 1997. A titre de comparaison, le niveau atteint à La Rochelle lors de la tempête de 1999 était de 6,76 m.

L'analyse des observations permet d'estimer les périodes de retour associées aux niveaux extrêmes atteints. A la Rochelle, les Sables d'Olonne et St-Nazaire, ces périodes de retour sont estimées à plus de 100 ans.

[*Source :*] SHOM.