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La Principauté de Monaco, qui disposait d'un
marégraphe OTT, s'est dotée en 1999 d'un
marégraphe MORS acoustique. Le OTT à flotteur
est toujours opérationnel et les deux appareils
sont situés à proximité l'un de
l'autre au Port de la Condamine.
La comparaison des deux mesures de niveau a montré
des anomalies diurnes liées à l'évolution
de la température de l'air au cours de la journée.
Afin de lever le doute sur la mesure erronée,
il était intéressant d'utiliser les données
du MORS de Nice. Ainsi les moyennes horaires des deux
marégraphes MORS (Nice et Monaco) ont été
comparées aux relevés horaires des enregistrements
graphiques du marégraphe OTT.
L'intérêt de cette étude réside
dans le fait que les deux MORS sont implantés
en Méditerranée où l'amplitude
de la marée est faible. En outre, le MORS de
Monaco a un capteur de température incorporé
dans le sondeur acoustique, donc avec une grande constante
de temps, alors que celui de Nice a subi une modification
tendant à réduire cette inertie et à
apporter ainsi une meilleure correction sur la vitesse
du son.
La comparaison de ces appareils a fait l'objet d'une
étude portant plus particulièrement sur
les écarts respectifs à chaque changement
de saison. Les trois écarts obtenus, les deux
MORS par rapport au OTT et le MORS monégasque
par rapport au niçois, présentent un maximum
dans la matinée et un minimum l'après-midi
ou le soir. L'amplitude et l'heure des extremums de
l'écart entre les deux appareils de Monaco varient
avec la saison. Le maximum peut atteindre 3 centimètres
en juin, mais en décembre il est de l'ordre du
centimètre (5 à 10 mm). Il en est de même
de la variation diurne entre les deux MORS.
Par contre la variation diurne de l'écart entre
le MORS de Nice et le OTT ne semble pas affectée
par les saisons et son amplitude reste en moyenne de
l'ordre de 5 à 6 millimètres, le maximum
étant atteint vers 11h-13h TU+00.
Cette étude est complétée par
une analyse harmonique des écarts. Pour les deux
marégraphes de Monaco, les anomalies supérieures
au millimètre sont obtenues dans les groupes
d'ondes encadrant S1, S2 et S3, la valeur maximale (6
mm) étant atteinte sur S1. Pour M2, l'anomalie
est également supérieure au millimètre.
Les groupes S1, S2 et S3 sont aussi affectés
dans l'analyse de l'écart entre les deux MORS
avec un maximum de 6 mm sur S1, mais le groupe M2 ne
l'est pas (anomalie inférieure au mm).
Entre le MORS de Nice et le OTT, l'analyse ne donne
des valeurs supérieures au millimètre
que pour S1 (4,3 mm) et S2 d'une part, et le groupe
M2 d'autre part.
Notre conclusion est que le OTT est entaché
d'une erreur sur M2 (1 à 2 %) liée aux
légères fluctuations du défilement
graphique, mais que les deux MORS sont affectés
d'une erreur systématique due à l'évolution
diurne de la température. Il serait souhaitable
de mieux corriger cet effet sur tous les marégraphes
acoustiques implantée en Méditerranée
ou de les remplacer par de nouveaux systèmes
plus précis. Les capteurs électromagnétiques,
maintenant mis en place pour renouveler progressivement
le parc des marégraphes des côtes de France,
devraient permettre d'atteindre cet objectif.
In 1999, the Principality of Monaco set up a new tide
gage, a MORS acoustical one, in the Condamine harbour
(43°44'N, 07°26'E), very close to the old gage,
an OTT float one which is still operating. From the
comparison of both sea level measurements, diurnal anomalies,
reaching several centimetres, were found and linked
to the air temperature diurnal variation. In order to
detect the wrong measurement, MORS data from Nice harbour
(43°42'N, 07°17'E) were used. So, the hourly
mean data from both MORS gages were compared with the
hourly-digitised data from the OTT graphical records.
The interest of this work comes from the peculiar Mediterranean
site for these tide gages, where tidal amplitudes are
very small (75 mm for M2 in Monaco); a very high accuracy
(a few millimetres) is required for their measurement.
Furthermore, for sound velocity computation in the atmosphere,
temperature gages are set in MORS instruments. The MORS
from Monaco has a temperature gage which is incorporated
in the ultrasonic sounder itself, and so has a very
long time response, circa half an hour or more. For
the Nice one, a better determination of the sound velocity
is got with a small inertia temperature gage, which
is set outside the acoustical sounder.
The sea level measurement comparison was focused on
tide gage difference analysis during turns of season.
For the three differences (MORS from Monaco or Nice
minus OTT, and Monaco MORS minus Nice one), mean diurnal
variations were computed over 29 days centred on the
4 seasonal turns (winter and summer solstices, and spring
and fall equinoxes). All these three diurnal variations
have their maximum in the moming and their nùnimum
in the aftemoon or in the evening.
For the Monaco tide gages differences (MORS minus OTT),
both extreme amplitudes (maximum and minimum) and their
reaching time are changing with seasons. The maximum
goes up to several centimetres in June (30 mm with 15
mm rms.) at 06h00 UT, but gets down to less than one
centimetre in December (6 mm with 10 mm rms.) at 10h00
UT. The difference between both MORS (Monaco minus Nice)
gives a very close results. That means MORS tide gage
from Monaco gives wrong values. This statement is supported
by the small values of the difference between the MORS
from Nice and the OTT. The diurnal variation of this
last difference is not strongly affected during the
year; maximum amplitudes are about 5 to 6 mm, occurring
around noon UT.
From winter diurnal variation analysis, the conclusion
was that both MORS annual means are over estimated at
least of 3 mm.
To finish off the preceding task, harmonic analysis
were made on these differences in order to display amplitude
errors on tidal frequencies in the wave groups around
S1, S2 and even S3. For the Monaco tide gage difference,
anomalies above one millimetre are found in these 3
groups with a maximum of 6 mm on S1.
The MORS difference analysis gives a quite similar
result with a same 6 mm maximum value on S1. Because
the OTT week mean level was adjusted to the Monaco MORS,
OTT measurements could not be a reference for low frequency
tides (no control of the zero level). Nevertheless it
was interesting to note anomalies above 1 mm for Sa
(3.9 mm), Sta (1.6 mm) and Mm (1.6 Mm) in the MORS difference
coming from the strong seasonal bias introduced by the
MORS from Monaco. But, we must point out that OTT data
give a 2 % underestimate M2 tide with regard to MORS
ones.
In conclusion, for both tide and climate studies, a
millimetre accuracy is required to measure sea level
in Mediterranean. This goal implies a strong improvement
of the MORS measurements or their replacement by another
system. The implementing of new electromagnetic tide
gages, now on the way to renovate the French tide gage
network, should meet this requirement.
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- Introduction
- Validation des données du marégraphe
OTT (1999, 2000 et 2001)
- Analyse des données de Juin 1999
- Analyse des données de 2001
- Analyse harmonique des 3 différences
- Conclusion
- Annexe
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