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Comment mesure-t-on le niveau de la mer ? Zoom sur le marégraphe de Marseille

Ce bâtiment historique installé sur la corniche de Marseille a pour fonction de mesurer le niveau de la mer. Sur le long terme, il permet entre autres une meilleure compréhension des processus engendrant les variations de son niveau moyen, ainsi que l'étude de l'influence de la marée sur les écosystèmes littoraux.

Publié le 26 octobre 2021

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Altitude 0

Un marégraphe est un appareil d’enregistrement du niveau de la mer. C’est aussi le nom donné à l’observatoire qui abrite cet instrument.
 

À Marseille, un premier marégraphe est établi entre 1849 et 1851 par l’ingénieur hydrographe Rémi Chazallon dans le port de La Joliette. En 1884, la Commission du nivellement général de la France fait construire le long de la Corniche un observatoire permanent connu sous l’appellation « Marégraphe de Marseille ». L’objectif est alors de fixer le « niveau zéro » (l’altitude origine) pour la France continentale. Les mesures marégraphiques ont débuté à Marseille en février 1885. Après douze ans d’observation des variations du niveau de la mer, l’altitude zéro a été déterminée. Pour la matérialiser, un point physique appelé « repère fondamental » a été scellé dans les locaux du marégraphe, à 1,661 m au-dessus du zéro choisi.

Un marégraphe mécanique : comment ça marche ?

Les marégraphes du XIXe siècle sont des marégraphes mécaniques à flotteur.

Les marégraphes du XIXe siècle sont des marégraphes mécaniques à flotteur.

Un marégraphe, c’est d’abord un puits de tranquillisation où l’eau de mer pénètre mais où l’effet de la houle et des vagues est très largement atténué. Dans ce puits se trouve un flotteur qui suit les mouvements verticaux de la mer causés par les marées et les changements météorologiques. Un câble métallique transmet les mouvements du flotteur à l’appareil enregistreur. Un ensemble d’engrenages les communique à un organe scripteur qui trace une courbe des variations du niveau de la mer en fonction du temps. Un mouvement d’horlogerie commande le déplacement du cylindre porteur du papier. Le diagramme ainsi réalisé est appelé un marégramme.

Particularité du marégraphe mécanique de Marseille

Le marégraphe de Marseille est un appareil unique au monde, dont la spécificité est de comprendre une partie « totalisatrice » (un intégrateur mécanique) qui permet de calculer facilement le niveau moyen de la mer sur une période donnée.

Et les marégraphes modernes ?

Le marégraphe historique est secondé depuis 1998 par un appareil numérique. Les marégraphes numériques sont équipés d'un télémètre. À Marseille, ce télémètre est un appareil à ondes radar. Il émet un court train d’impulsions et détecte le signal réfléchi. Le temps écoulé entre l'émission et la réception du signal est traduit en hauteur d’eau. Les données sont stockées dans une centrale d’acquisition, puis transmises en continu, par le réseau téléphonique, au Service hydrographique et océanographique de la Marine (SHOM), responsable de leur traitement et leur diffusion.

Des mesures marégraphiques complétées par des informations satellitaires 

Lorsque l’on observe des variations dans les mesures marégraphiques, il convient de se demander si celles-ci correspondent à une élévation effective du niveau de la mer ou si elles résultent d’un tassement du point de référence, voire d’une combinaison de ces deux phénomènes.
En complément des mesures marégraphiques, il faut donc s’intéresser à la position précise du point de référence et en observer les éventuels déplacements dans le temps. Les informations transmises par les systèmes de navigation satellitaires (GNSS pour Global Navigation Satellite System) sont ici très utiles. En 1998, une antenne GNSS a ainsi été installée sur le toit du marégraphe de Marseille pour déterminer les mouvements absolus du bâtiment. La combinaison des deux types de mesures (marégraphie et GNSS) donne des indications précises sur le comportement réel du niveau de la mer à l’endroit considéré.

À quoi sert la marégraphie ?

Les exploitations possibles des observations marégraphiques sont nombreuses. 

Intérêts opérationnels immédiats :

  • hydrographie (prédiction de marée, cartes marines, sécurité de la navigation, amélioration des modèles de marée...),
  • applications environnementales (plans de prévention des risques naturels prévisibles, systèmes d’alertes aux ondes de tempêtes et aux tsunamis, validation des modèles climatiques...),
  • « calibration » des mesures des altimètres radars embarqués sur satellite, évaluation et validation des résultats d’altimétrie spatiale.

Études scientifiques à plus long terme :

  • compréhension des processus qui engendrent les variations du niveau moyen de la mer (tectonique, subsidence, hydrodynamique...),
  • étude de l’influence de la marée sur les écosystèmes littoraux,
  • étude de l’évolution séculaire du niveau moyen des mers.

Applications liées au nivellement :

  • unification des réseaux de nivellement,
  • étude des références verticales et leurs relations (géoïde, ellipsoïde, zéro hydrographique, niveau moyen de la mer...)

    Programmes nationaux et internationaux

    Le marégraphe de Marseille appartient à l’IGN. Mais son fonctionnement et l’exploitation de ses mesures sont assurés en collaboration avec le Shom (Service hydrographique et océanographique de la Marine) et l’Université de La Rochelle dans le cadre de SONEL (Système d’observation du niveau des eaux littorales). Au niveau international, il est par exemple intégré au programme Gloss (Global Sea Level Observing System) et fournit des données au PSMSL (Permanent Service for Mean Sea Level).

    La mer monte-t-elle ?

    Grâce à de longues traverses de nivellement ultra précises réalisées entre des marégraphes français, il est possible d’estimer à 16 cm la hausse du niveau moyen de la mer à Marseille depuis la fin du XIXe siècle. Cette valeur de nivellement est cohérente avec celle donnée par la courbe GLOSS obtenue avec des mesures marégraphiques. Ces mêmes travaux de nivellement permettent aussi d’estimer la dénivelée entre le niveau moyen de la Méditerranée et le niveau moyen océanique : à Marseille, la surface méditerranéenne serait plus basse que la surface océanique d’environ 15 cm.

    Mis à jour le 09/11/2021