Marégraphe
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Exemple de marégraphe avant son immersion
Exemple de marégraphe avant son immersion

Un marégraphe est un instrument permettant de mesurer le niveau de la mer à un endroit donné.

Principe

Le principe du marégraphe (Un marégraphe est un instrument permettant de mesurer le niveau de la mer à un endroit donné.) est simple :

situé dans un emplacement précisèment identifié, le marégraphe enregistre le niveau de la mer (Le niveau de la mer est la hauteur moyenne de la surface de la mer, par rapport à un niveau de référence adéquat.) au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). La complication du marégraphe n'est donc pas le principe mais la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) mise en jeu, pour l'étalonnage des mesures, l'enregistrement...

Types de marégraphes

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).

type 1-Echelles et marégraphes à flotteur.

Pour effectuer des mesures du niveau de la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) il semble logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος), terme inventé par Xénocrate signifiant à la fois raison, langage, et raisonnement) est dans une première...) de se placer au niveau de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) 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 enjambeant 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 (La houle est un mouvement ondulatoire de la surface de la mer. C'est une oscillation sinusoïdale régulière qui est légèrement différente des vagues car la houle se déplace sur de grandes ditances contrairement aux vagues qui restent locales....) 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 (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales et animales. Il se présente sous forme de feuilles minces et est...) déroulant en fonction du temps. La précision des mesures de ces deux types de marégraphes est dépendante de l'observateur.

type 1-Marégraphes numériques côtiers.

Autre type de marégraphe de surface, les marégraphes numériques côtiers fonctionnent par un principe d'émission-réception d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) acoustiques (40-50 kHz ou radar ( > 1 GHz)). Un transducteur (Un transducteur est un dispositif convertissant une grandeur physique en une autre.) est placé à la surface de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), il émet une impulsion et capte le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la...) réfléchi. Le temps écoulé entre l'émission et la réception du signal est traduit en hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) 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 (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node)...) d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des...) des côtes françaises est principalement constitué de ce type de marégraphe.

type 2-Marégraphes de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) de fond.

La seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle plan. La...) catégorie de marégraphes est constituée de marégraphes à capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une...) de pression. Placés sur le fond des océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit en 2009.), ils mesurent la pression environnante. Cette pression est caractéristique de la hauteur de la colonne d'eau et de la pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) en surface. La connaissance de la pression atmophèrique et de la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de...) de l'eau est indispensable pour obtenir les variations du niveau de la mer par l'équation :

P_{m} =  g \int_{-H}^{\eta} \rho dz + P_{atmosphere}

avec :

  • P : la pression
  • ρ : la masse volumique (Pour toute substance homogène, le rapport de la masse m correspondant à un volume V de cette substance est indépendante de la quantité...)
  • g : la constante gravitationnelle
  • H : la profondeur par rapport à une référence
  • η : l'élévation de surface

Le marégraphe de pression de fond est constitué d'un quartz dont la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit...) varie par effet piezo-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 (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...), 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 (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) de 2 à 3 cm, en fonction de la précision des mesures de température et de pression atmosphérique.

Très autonomes, ces appareils fournissent des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) dans des régions situées au large des côtes, ils présentent donc un très grand intérêt. Leur mise en oeuvre 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.

Marégraphes célèbres

Marseille

Le marégraphe de Marseille
Le marégraphe de Marseille

Un marégraphe fut mis en place en 1883 au numéro 174 de la Corniche (Une corniche est un couronnement continu en saillie d'un élément, d'un meuble (armoire par exemple) ou d'une construction. La corniche est le plus...) à Marseille, dans l'Anse Calvo.Le but est de déterminer une origine des altitudes françaises. Les mesures ont été effectuées en continu du 1/1/1884 au 31/12/1896 sur 13 ans. Le 1/1/1897, la moyenne arithmétique (La moyenne arithmétique d'une série statistique est la moyenne ordinaire, c'est-à-dire le rapport de la somme d’une distribution d’un caractère statistique quantitatif discret par...) de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut...) 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'altidue zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide dans...) de référence. français.

La pièce qui "fixe" ce niveau de référence est un rivet de bronze (Le bronze est le nom générique des alliages de cuivre et d'étain. Le terme airain désigne aussi le bronze, mais est plutôt employé en poésie et dans les textes littéraires, ainsi qu'en campanologie,...) dont la calotte sphérique est constituée d'un alliage (Un alliage est une combinaison d'un métal avec un ou plusieurs autres éléments chimiques.) extrêmement résistant de platine (Le platine est un élément chimique de symbole Pt et de numéro atomique 78.) et d'iridium (L'iridium est un élément chimique de symbole Ir et de numéro atomique 77.) qui a été enchassé dans une plaque de granit elle mêmme scellée dans le rocher à une cote de 1,68 mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) 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 (Différents pays ont choisi de classer leurs monuments historiques selon différentes appellations.). 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 (Le Service hydrographique et océanographique de la marine (SHOM) est un établissement public à caractère administratif français placé sous la tutelle...) ( Service Hydrographique et océanique de la Marine )et d'un réseau mondial. Les observations du marégraphe analogique (Le concept d'analogique est utilisé par opposition à celui de numérique.) servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) 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 (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son...) une des plus longue séquence d'observations dans le monde (Le mot monde peut désigner :) du niveau de la mer. A ce titre elles intéressent la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...) ( océanologues, climatologues ....), notamment comme paramètre (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte pour prendre une décision ou pour effectuer un calcul.) dans dans dans les nombreux modèles mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les structures et les transformations. Les...) permettant de prévoir l'évolution du niveau des océans.

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