Le marégraphe de Marseille, sur la Méditerranée. Photo IGN

Le saviez-vous ? Le niveau moyen de l’Atlantique est plus haut que celui de la Méditerranée d’environ 15 cm... Explications avec Alain Coulomb, ingénieur responsable du nivellement à l'IGN.

1. Comment mesure-t-on le niveau des mers et depuis quand ? 

L’étude du niveau de la mer est la marégraphie. Les premières mesures s’effectuaient sur des  échelles de marée planches graduées fixées le long d’un quai, appelées échelles de marées. Aujourd’hui, elles sont essentiellement réalisées grâce à des satellites océanographiques et à des marégraphes.

L’altimétrie satellitaire est basée sur la mesure de la hauteur de la mer à l’aide d’un émetteur/récepteur d’ondes radar embarqué sur un satellite. Les ondes émises en direction de la mer sont réfléchies par la surface de l’eau et le temps d’aller-retour est transformé en hauteur. Sur une durée de plusieurs années, cette technique fournit une cartographie évolutive de la surface des océans. Mais elle a pour le moment deux limites. Les données qu’elle produit sont difficiles à traiter à moins de 50 kilomètres de la côte. C’est en outre une technique trop récente pour déterminer des tendances à long terme : il faut 30 ou 40 ans de mesures pour établir une tendance fiable.

La marégraphie utilise aussi des données produites par des marégraphes. Les premiers marégraphes mécaniques ont été construits vers 1840. Aujourd’hui, ils sont numériques et fonctionnent grâce à des ondes radar. Comme pour l’altimétrie satellitaire, l’instrument mesure le temps de parcours d’impulsions électromagnétiques réfléchies par la surface de la mer. Il y a 46 marégraphes numériques le long des côtes françaises.

Un marégraphe mesure les variations du niveau de la mer par rapport à celui de la terre sur laquelle il est installé. Ces mesures doivent donc être corrigées des possibles variations verticales du socle terrestre. C’est notamment l’objet des mesures de géodésie réalisées près des marégraphes appartenant au Système d’observation du niveau des eaux littorales (SONEL) fondé par l’IGN, le Shom et le CNRS.  La géodésie s’appuie beaucoup sur les informations des systèmes de navigation satellitaires tels que GPS (États-Unis) et Galileo (Union européenne). En recevant les signaux émis par les satellites, les récepteurs au sol déterminent les mouvements de la terre.

Le couplage de la marégraphie et de la géodésie spatiale, utilisant de longues séries d’observations établies au moyen de stations permanentes, donne une évolution absolue du niveau des mers.

2. Pourquoi le niveau de l'Atlantique est-il plus élevé que celui de la Méditerranée ? 

Le niveau moyen de la mer n'est pas le même partout autour du globe. Il présente des creux et des bosses dont l’amplitude atteint plus ou moins 80 mètres en fonction des variations locales de la gravité (ou pesanteur).

D’autres phénomènes, comme les courants, les différences de salinité, etc., influent aussi dans une moindre mesure sur le niveau moyen de la mer. Ainsi, en France, le niveau moyen dans les ports de la façade atlantique est à peu près constant (15 ± 5 cm), mais, comme en Méditerranée, ses variations peuvent être expliquées par la topographie marine et littorale locale, les courants, les arrivées d’eau douce, etc.

La surface méditerranéenne est (du moins à Marseille) environ 15 cm plus basse que le niveau moyen atlantique. Cela peut être expliqué par la différence de salinité et de densité des eaux de l’Atlantique et de la Méditerranée.

3. Quelle est l'évolution actuelle du niveau de la mer ? 

La tendance est très généralement à la hausse. En moyenne, la hausse constatée sur l’ensemble du globe avec des marégraphes est de 1,7 ± 0,2 mm sur la période 1901-2010. La hausse moyenne du niveau marin mesurée avec l’altimétrie satellitaire sur la période 1993-2014 est d’environ 3 mm/an. C’est l’une des conclusions de l’étude menée par le Laboratoire d’études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS). Ses travaux montrent aussi que le niveau marin est monté, entre 2004 et 2015, 25 % à 30 % plus vite qu’entre 1993 et 2004.

La hausse moyenne s’accélère donc mais les évolutions ne sont pas partout identiques. La carte globale de la distribution géographique de ses vitesses de variation sur la période 1993-2013 montre des valeurs comprises entre +14 et -14 mm/an.

4. Quel rôle joue le réchauffement climatique dans la hausse du niveau marin ?

Un large consensus existe parmi la communauté scientifique pour attribuer l’évolution rapide du niveau moyen des mers depuis quelques décennies aux variations climatiques observées sur la même période. Les océans sont d’importants régulateurs thermiques qui modifient le climat. En parallèle, l’une des principales conséquences des changements climatiques est la hausse du niveau des mers, principalement causée par la dilatation thermique des océans (l’eau plus chaude occupe un volume plus important) et la fonte des glaciers de montagne et des calottes glaciaires.

5. Qu'est-ce qui nous attend  ?

L’évolution rapide du niveau moyen des mers observée ces dernières décennies a déjà, et aura dans les décennies à venir, d’énormes impacts environnementaux et socio-économiques.

La gestion des risques associés nécessite d’encore mieux comprendre les phénomènes impliqués et d’affiner les scénarios prospectifs, donc de continuer à mesurer et à fournir des chiffres toujours mieux qualifiés. En France, c’est notamment ce que fait le SONEL.

Propos recueillis par Cathy Lafon

►PLUS D'INFO 

• Alain Coulomb. Chef du département des réseaux matérialisés au service de géodésie et nivellement, Alain Coulomb est ingénieur divisionnaire des travaux géographiques et cartographiques de l'État à l'Institut national de l'information géographique et forestière (IGN).

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