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Un marégraphe est un instrument permettant de mesurer le niveau de la mer à un endroit donné.
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Le principe du marégraphe est simple :
situé dans un emplacement précisément identifié, le marégraphe enregistre le niveau de la mer au cours du temps. La complexité du marégraphe ne réside donc pas dans son principe mais dans la technologie mise en jeu, pour l'étalonnage des mesures, l'enregistrement…
Il existe différents types de marégraphe. Il est possible de les séparer en deux classes : les marégraphes de surface (type 1) et les marégraphes plongeurs (type 2).
Pour effectuer des mesures du niveau de la mer il semble logique de se placer au niveau de la surface et d'enregistrer les évolutions de cette surface dans le temps. Deux types de marégraphes fonctionnent suivant ce principe. D'une part les échelles, encore visibles dans bien des ports et à proximité des ponts enjambant les rivières, leur principe est simpliste : il revient à placer une référence graduée à partir du fond et à faire une mesure directe du niveau de la surface. Ce système de mesure n'est intéressant que par sa simplicité car il nécessite la présence d'un observateur et ne permet pas un enregistrement pérenne de la mesure. Et d'autre part, les marégraphes à flotteur ont un principe quasiment aussi simple que les échelles. Plongés dans un puits de tranquilisation qui les place à l'abri de la houle et des clapots, les flotteurs oscillent en fonction des marées et par un savant jeu de poulies permettent une mesure sur un rouleau de papier déroulant en fonction du temps. La précision des mesures de ces deux types de marégraphes est dépendante de l'observateur.
Autre type de marégraphe de surface, les marégraphes numériques côtiers fonctionnent par un principe d'émission-réception d'ondes acoustiques (40-50 kHz ou radar ( > 1 GHz)). Un transducteur est placé au dessus de la surface de l'eau, il émet une impulsion et capte le signal réfléchi. Le temps écoulé entre l'émission et la réception du signal est traduit en hauteur de la colonne d'eau. Le transducteur effectue plusieurs mesures périodiquement puis les mesures sont moyennées afin de limiter les effets de la houle ou du clapot. Le réseau d'observation des côtes françaises est principalement constitué de ce type de marégraphe.
La seconde catégorie de marégraphes est constituée de marégraphes à capteur de pression. Placés au fond de l'eau, ils mesurent la pression environnante. Cette pression est caractéristique de la hauteur de la colonne d'eau et de la pression atmosphérique en surface. La connaissance de la pression atmosphérique et de la densité de l'eau est indispensable pour obtenir les variations du niveau de la mer par l'équation :
avec :
Le marégraphe de pression de fond est constitué d'un quartz dont la fréquence varie par effet piézo-électrique en fonction de la pression. Cette fréquence est enregistrée puis intégrée (moyennée) sur une période afin de s'affranchir des effets de la houle. La fréquence propre du quartz est dépendante de la température, il est donc nécessaire d'effectuer une mesure de la température simultanément à la mesure de pression. Ce type d'appareil possède une précision de mesure autour de 2 à 3 cm, en fonction de la précision des mesures de température et de pression atmosphérique.
Très autonomes, ces appareils peuvent fournir des données dans des régions situées au large des côtes, et sont faciles à mettre en place pour des installations temporaires, même en bord de côte, c'est pourquoi ils présentent donc un très grand intérêt. Leur mise en œuvre dans les grands fonds des océans est un problème majeur et en limite ainsi le déploiement. Il est, de plus, fréquent de perdre l'appareil par vol ou perte du balisage de surface ou en raison d'un chalutage accidentel. Enfin, en raison des difficultés de maintenance, la durée des mesures est souvent limitée (quelques mois tout au plus).
Les premières mesures réalisées à Brest remontent à 1679, réalisées par les astronomes Jean Picard et Philippe de La Hire. Le premier appareil à enregistrement automatique (maréraphe) date de 1846, installé par l'ingénieur-hydrographe de la Marine Rémi Chazallon. Il sera opérationnel sur près de 100 ans jusque 1944 où il sera détruit lors des bombardements de la ville. Le SHOM opère un marégraphe numérique sur l'observatoire de marée de Brest depuis 1993. La série temporelle du marégraphe de Brest couvre près de 300 ans et fait de Brest la série de mesures du niveau de la mer la plus longue en France.
Un marégraphe [2]fut mis en place en 1883 au numéro 174 de la Corniche à Marseille, dans l'Anse Calvo. Le but est de déterminer une origine des altitudes françaises. Les mesures ont été effectuées en continu du 1er janvier 1884 au 31 décembre 1896, sur 13 ans. Le 1er janvier 1897, la moyenne arithmétique de l'ensemble des mesures effectuées pendant ces treize années a déterminé le niveau moyen de la mer en ce lieu. Ce niveau moyen a été adopté comme l'altitude zéro de référence français.
La pièce qui « fixe » ce niveau de référence est un rivet de bronze dont la calotte sphérique est constituée d'un alliage extrêmement résistant de platine et d'iridium qui a été enchâssé dans une plaque de granit elle-même scellée dans le rocher à une cote de 1,68 mètre au-dessus du niveau zéro (niveau moyen de la mer, à Marseille, dans l'Anse Calvo, entre 1844 et 1896). Ce rivet est appelé le « repère fondamental du nivellement général de la France ».
Le marégraphe (appareil de mesure et observatoire) est aujourd'hui classé monument historique. Il continue de suivre avec précision les oscillations de la mer et un technicien de l'IGN continue chaque semaine à entretenir le mécanisme et à noter les mesures du marégraphe. En parallèle, un MCN (marégraphe côtier numérique) et une station GPS permanente ont été installés. Le MCN fait partie d'un réseau national d'observatoires marégraphiques, gérés par le SHOM (Service Hydrographique et océanique de la Marine) et d'un réseau mondial. Les observations du marégraphe analogique servent aujourd'hui à valider les observations du MCN et à calibrer les observatoires satellitaires.
Les observations marégraphiques depuis 1884, à part quelques interruptions pour maintenance, constituent à ce jour une des plus longues séquences d'observations dans le monde du niveau de la mer. À ce titre elles intéressent la communauté scientifique (océanologues, climatologues, …), notamment comme paramètre dans les nombreux modèles mathématiques permettant de prévoir l'évolution du niveau des océans.
Seules deux des trois tours sur les quais de Rouen connues sous le nom de « marégraphe » en possèdent un. Ces tours, dues à Lucien Lefort, étaient aussi des accumulateurs hydrauliques servant à fournir l'énergie aux grues du port[3] [4]. En 2009, l'une de ces tours et son marégraphe sont restaurés[5].
Le Réseau d'Observatoires du Niveau de la Mer (RONIM)
Le Système d' Observation du Niveau des Eaux Littorales (SONEL)
Sea level station monitoring facility (UNESCO/IOC)
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