Calibration de marégraphes par combinaison d'instruments

La prévision du niveau des mers à la côte est un enjeu majeur de la gestion des risques liés à la mer compte tenu de l’anthropisation du littoral et de la vulnérabilité des infrastructures tant privées que publiques. Comme les satellites altimètres sont moins performants près des cotes, les marégraphes restent la principale source d'information de haute qualité concernant le niveau des mers dans ce milieu. Un contrôle régulier des marégraphes est donc obligatoire afin de maintenir, et améliorer, la précision et l'exactitude des mesures sur lesquelles reposent de nombreuses applications scientifiques (études sur l'élévation du niveau moyen des mers, calibrations des satellites altimètres, études des décotes et surcotes, ...).
Or, estimer les précisons et les biais des instruments les plus précis disponibles dans une discipline n'est pas chose aisée. C'est d'autant plus difficile lorsque le signal observé, le signal de marée, n'est pas modélisable avec la précision sub-centimétrique envisagée pour les instruments. Ainsi, pour s'affranchir d'un modèle, les méthodes de calibration actuelles reposent plutôt sur des comparaisons de marégraphes co-localisés. Le principe est d'analyser les différences de mesures entre marégraphes et d’identifier des biais potentiels. Si les méthodes actuelles peuvent donner une estimation appréciable de ces biais, elles restent en revanche incapables n'exploiter toute la richesse d'information disponible lors d'observations simultanées. En particulier, aucune méthode ne propose l'estimation rigoureuse des incertitudes des marégraphes dans des conditions réelles.
Ainsi, en s'appuyant sur une méthode d'estimation développée pour la géodésie, nous proposons une nouvelle stratégie de calibration permettant une détermination plus rigoureuse des biais instrumentaux, tout en estimant les précisions des instruments et la combinaison optimale des mesures du niveau d'eau. En particulier nous illustrerons les améliorations apportées par la méthode en présentant une application sur les mesures d'une campagne d'inter-comparaison de 6 marégraphes de natures différentes déployés sur l’île d'Aix en 2016. La stratégie proposée repose plutôt sur la combinaison des données que sur la comparaison d'instruments. De plus, comme elle ne porte aucun regard sur la nature du signal mesuré ou sur la technologie des instruments utilisés, elle est applicable à d'autres études en géophysique et en géodésie.
Cette méthodologie de combinaison de données et de calibration d'instruments pourrait donc être intéressante à présenter aux chercheurs intéressés par les thématiques du G2 2018 et en particulier par la session instrumentation.