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Joint analysis of GOCE gravity gradients data of gravitational potential and of gravity with seismological and geodynamic observations to infer mantle properties / Marianne Greff-Lefftz in Geophysical journal international, vol 205 n° 1 (April 2016)
[article]
Titre : Joint analysis of GOCE gravity gradients data of gravitational potential and of gravity with seismological and geodynamic observations to infer mantle properties Type de document : Article/Communication Auteurs : Marianne Greff-Lefftz, Auteur ; Laurent Métivier , Auteur ; Isabelle Panet , Auteur ; Lambert Caron, Auteur ; Gwendoline Pajot-Métivier , Auteur ; Johannes Bouman, Auteur Année de publication : 2016 Projets : TOSCA / Article en page(s) : pp 257 - 283 Note générale : bibliographie
This study was supported by CNES (Centre National d’Etudes Spatiales) through the TOSCA committee and is IPGP contribution number 3701.Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] champ de pesanteur terrestre
[Termes IGN] données GOCE
[Termes IGN] facteur d'échelle
[Termes IGN] gradient de gravitation
[Termes IGN] manteau terrestre
[Termes IGN] méthode de Monte-Carlo
[Termes IGN] potentiel de pesanteur terrestre
[Termes IGN] viscositéRésumé : (auteur) Joint analysis of the seismic velocities and geoid, gravity and gravity gradients are used to constrain the viscosity profile within the mantle as well as the lateral density variations. Recent ESA's Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer measurements of the second-order derivatives of the Earth's gravity potential give new possibilities to determine these mantle properties. Using a simple mantle model and seismic tomography results, we investigate how the gravitational potential, the three components of the gravity vector and the gravity gradients can bring information on the radial viscosity profile and on the mantle mass anomalies. We start with lateral density variations in the Earth's mantle based either on slab history or deduced from seismic tomography. The main uncertainties are: for the latter case, the relationship between seismic velocity and density—the so-called density/velocity scaling factor—and for the former case, the variation with depth of the density contrast between the cold slabs and the surrounding mantle. We perform a Monte Carlo search for the viscosity and the density/velocity scaling factor profiles within the mantle, which allows to fit the observed geoid, gravity and gradients of gravity. We compute the posterior probability distribution of the unknown parameters, and find that the gravity gradients improve the estimate of the scaling factor within the upper mantle, because of their sensitivity to the masses within the upper mantle, whereas the geoid and the gravity better constrain the scaling factor in the lower mantle. In the upper mantle, it is less than 0.02 in the upper part and about 0.08–0.14 in the lower part, and it is significantly larger for depths greater than 1200 km (about 0.32–0.34). In any case, the density/velocity scaling factor between 670 and 1150 km depth is not well constrained. We show that the viscosity of the upper part of the mantle is strongly correlated with the viscosity of the lower part of the mantle and that the viscosity profile is characterized by a decrease in the lower part of the upper mantle (about 1020–2 × 1020 Pa s) and by an increase (about 1023–2 × 1023 Pa s) at the top of the lower mantle (between 670 and 1150 km). The viscosity of the mantle below 1150 km depth is well estimated in our Monte Carlo search and is about 1022–4 × 1022 Pa s. Numéro de notice : A2016--192 Affiliation des auteurs : LASTIG LAREG+Ext (2012-mi2018) Autre URL associée : vers HAL Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1093/gji/ggw002 Date de publication en ligne : 16/02/2016 En ligne : https://doi.org/10.1093/gji/ggw002 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=91843
in Geophysical journal international > vol 205 n° 1 (April 2016) . - pp 257 - 283[article]Gravimetric and magnetic anomalies produced by dissolution-crystallization at the core-mantle boundary / Mioara Mandea in Journal of geophysical research : Solid Earth, vol 120 n° 9 (September 2015)
[article]
Titre : Gravimetric and magnetic anomalies produced by dissolution-crystallization at the core-mantle boundary Type de document : Article/Communication Auteurs : Mioara Mandea, Auteur ; Clément Narteau, Auteur ; Isabelle Panet , Auteur ; Jean-Louis Le Mouël, Auteur Année de publication : 2015 Article en page(s) : pp 5983 - 6000 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] anomalie de pesanteur
[Termes IGN] champ de pesanteur terrestre
[Termes IGN] champ géomagnétique
[Termes IGN] convection
[Termes IGN] manteau terrestre
[Termes IGN] modèle numérique
[Termes IGN] silicateRésumé : (auteur) Using the unique data sets provided by satellite observations, correlated temporal variations in gravity and magnetic fields over a large area extending from the Atlantic to the Indian Ocean have been recently reported. On a timescale of few years to a decade, both field variations may be linked to changes at the top of the core. Here we propose that in addition to the topography generated by the convection in the mantle, the core-mantle boundary (CMB) may be in a dynamic equilibrium state, mainly controlled by a dissolution-crystallization process of the mantle silicate rocks in the liquid alloy of the core. Due to the resulting continuous changes in CMB topography, anomalies of hundreds of nGal and tens of nT yr−2 might be produced by the corresponding mass redistribution and the secondary flow generated by the associated pressure field. Numerical modeling and both gravimetric and magnetic anomaly magnitudes suggest a rate of centimeters per year and a large range of length scales for the changes in the topography at the CMB. Numéro de notice : A2015--073 Affiliation des auteurs : IGN+Ext (2012-2019) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1002/2015JB012048 Date de publication en ligne : 14/09/2015 En ligne : http://dx.doi.org/10.1002/2015JB012048 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=83689
in Journal of geophysical research : Solid Earth > vol 120 n° 9 (September 2015) . - pp 5983 - 6000[article]Documents numériques
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Gravimetric and magnetic anomalies ... - pdf éditeurAdobe Acrobat PDF Empirical model of the gravitational field generated by the oceanic lithosphere / Robert Tenzer in Advances in space research, vol 55 n° 1 ([01/01/2015])
[article]
Titre : Empirical model of the gravitational field generated by the oceanic lithosphere Type de document : Article/Communication Auteurs : Robert Tenzer, Auteur ; W. Chen, Auteur ; Zhourun Ye, Auteur Année de publication : 2015 Article en page(s) : pp 72 - 82 Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] champ de gravitation
[Termes IGN] champ de pesanteur terrestre
[Termes IGN] harmonique sphérique
[Termes IGN] isostasie
[Termes IGN] lithosphère
[Termes IGN] modèle empirique
[Termes IGN] océanRésumé : (auteur) We present an empirical model of the gravitational field generated by the oceanic lithosphere computed over the world’s oceans with a spectral resolution complete to a spherical harmonic degree of 180. This gravity model is compiled based on applying methods for a spherical harmonic analysis and synthesis of the global gravity and crustal structure models. The in situ seawater densities and the density samples from ocean-floor drilling sites are utilized in the gravimetric forward modeling of bathymetry and marine sediments. The gravitational signal attributed to the oceanic lithosphere density structure is described empirically in terms of the ocean-floor age and depth. The former is explained by the increasing density with age due to conductive cooling of the oceanic lithosphere. The latter describes the gravitational signature of thermal lithospheric contraction, which is isostatically compensated by ocean deepening. The long-wavelength gravity spectrum reflects mainly the compositional and thermal structures within the sub-lithospheric mantle. We demonstrate that this empirical gravity model reproduces realistically most of the long-to-medium wavelength features of the actual gravity field, except for some systematic discrepancies, especially along continental slopes and large sedimentary accumulations, which cannot be described accurately by applied empirical models. Numéro de notice : A2015-296 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.asr.2014.09.023 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.asr.2014.09.023 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=76456
in Advances in space research > vol 55 n° 1 [01/01/2015] . - pp 72 - 82[article]Gravité de la Terre : des mesures aux modèles, une image de la dynamique interne / Isabelle Panet (2015)
Titre : Gravité de la Terre : des mesures aux modèles, une image de la dynamique interne Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Isabelle Panet , Auteur Editeur : Paris : Université de Paris 7 Denis Diderot Année de publication : 2015 Autre Editeur : Paris : Institut de Physique du Globe de Paris IPGP Importance : 109 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Habilitation à Diriger des Recherches, Spécialité : Sciences de la Terre, de l’Environnement et des Planètes Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] champ de pesanteur terrestre
[Termes IGN] données GOCE
[Termes IGN] données GRACE
[Termes IGN] géodésie physique
[Termes IGN] géoïde gravimétrique
[Termes IGN] géoïde terrestre
[Termes IGN] gradient de gravitation
[Termes IGN] gravimétrie
[Termes IGN] manteau terrestre
[Termes IGN] modèle de géopotentiel
[Termes IGN] ondelette
[Termes IGN] potentiel de pesanteur terrestre
[Termes IGN] viscositéIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) [introduction] De toutes les planètes du système solaire, la Terre est la seule qui soit animée d’une tectonique des plaques, la seule aussi où l’eau circule entre différentes couches internes et externes. Cette dynamique unique, couplant sous une enveloppe fluide mouvements des plaques, convection et différentiation du manteau et du noyau, dissipe la chaleur emmagasinée lors de l’accrétion initiale. Grâce au développement des systèmes d’observations, des méthodes numériques et des expériences en laboratoire, la connaissance du fonctionnement de notre planète a considérablement progressé au cours des dernières décennies, révélant une dynamique toujours plus riche et complexe. De toutes les planètes du système solaire, la Terre est la seule qui soit animée d’une tectonique des plaques, la seule aussi où l’eau circule entre différentes couches internes et externes. Cette dynamique unique, couplant sous une enveloppe fluide mouvements des plaques, convection et différentiation du manteau et du noyau, dissipe la chaleur emmagasinée lors de l’accrétion initiale. Grâce au développement des systèmes d’observations, des méthodes numériques et des expériences en laboratoire, la connaissance du fonctionnement de notre planète a considérablement progressé au cours des dernières décennies, révélant une dynamique toujours plus riche et complexe. […] Mes contributions s’articulent ainsi de la manière suivante :
• Déterminer la forme gravitationnelle de la Terre. Plutôt que de confronter directement des observations gravimétriques locales à un modèle géodynamique, je cherche d’abord à déterminer au mieux la forme du champ, exprimée par des développements fonctionnels. […]
• Identifier la signature de la dynamique interne. En partant du principe qu’à chaque processus peuvent être associées des échelles caractéristiques de temps et d’espace, et dans certains cas, une directionnalité dans la (re)-distribution des masses associée, j’aborde ensuite la séparation des sources de variabilité dans les modèles de champ, une étape souvent limitante dans l’exploitation des données gravimétriques. […]
• Interpréter les variations du champ en termes de dynamique interne. La confrontation avec les autres observables géophysiques (issues du magnétisme, de la sismologie) et géodésiques (topographie, déplacements du sol) est essentielle non seulement pour mettre en relief un signal commun (et constituer une validation croisée des données), mais aussi pour comprendre le mécanisme physique sous-jacent et construire des modèles géodynamiques. […]
• Spécifier les mesures de demain. Enfin, je participe à des travaux de spécifications scientifiques de futurs systèmes de mesure. […]
Dans le premier chapitre, je présente les travaux méthodologiques de modélisation et d’analyse des variations du champ de pesanteur. Le second chapitre présente deux types d’applications de l’analyse de ces variations, dédiées à l’étude du cycle sismique en zones de subduction et de la structure du manteau. Le troisième chapitre présente mes contributions à la réflexion sur les systèmes de mesures gravimétriques de demain. Chaque chapitre place les travaux que j’ai menés, ou auxquels j’ai contribué, dans la perspective de mon projet sur le thème du chapitre ; en s’appuyant sur mon expérience et sur les résultats obtenus, l’ensemble du mémoire développe ainsi un projet de recherche en gravimétrie et géodésie pour l’étude de la dynamique interne.Note de contenu : A - Synthèse des travaux et projet de recherche
1 Modèles multi-échelles du géopotentiel
1.1 Des mesures aux modèles
1.1.1 Gravité ou pesanteur ?
1.1.2 Mesures du champ
1.1.3 Enjeux en modélisation
1.2 Modèles en ondelettes du géopotentiel
1.2.1 Paramétrisation liée aux sources et/ou aux données
1.2.2 Développements multipolaires du potentiel
1.2.3 Modèles en ondelettes du géopotentiel
1.2.4 Mise en oeuvre en gravimétrie spatiale
1.3 Structure multi-échelles du géopotentiel
1.3.1 Analyse du géopotentiel
1.3.2 Prise en compte de la directionnalité
1.4 Perspectives
2 Dynamique interne de la Terre : apports de GRACE et GOCE
2.1 Imager la Terre en 4D via ses masses
2.2 Cycle sismique et viscosité du manteau
2.2.1 Enjeux et intérêts de missions de type GRACE
2.2.2 Exemple d’étude des grands séismes avec GRACE
2.2.3 Perspectives
2.3 Signature gravimétrique de la convection mantellique
2.3.1 Le géoide : une observation de la convection mantellique
2.3.2 Manifestations de la convection dans l’Océan Pacifique
2.3.3 Gradients de gravité et structure mantellique globale
2.3.4 Perspectives : une analyse dynamique via la masse
3 Quelles mesures demain ?
3.1 Enjeux de futures mesures satelllitaires
3.1.1 Echantillonnage spatio-temporel et aliasing
3.1.2 Séparer les sources : ~g(t) ?
3.2 GRACE (Follow-On) et la dynamique du noyau
3.3 Proposition de mission : e.motion
3.3.1 Une mission d’observation du système Terre
3.3.2 Principe
3.4 Technologies spatiales et au delà
3.4.1 Accélérométrie électrostatique : de GOCE à GREMLIT
3.4.2 Atomes froids : entre gravitation et géosciences
3.5 Conclusion
B - Annexes
Parcours scientifique
Liste des publications
Références bibliographiquesNuméro de notice : 14999 Affiliation des auteurs : LASTIG LAREG (2012-mi2018) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : HDR Note de thèse : Habilitation à Diriger des Recherches : Sciences de la Terre, de l’Environnement et des Planètes : Paris 7 : 2015 nature-HAL : HDR DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=78806 Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 14999-01 THESE Livre Centre de documentation Thèses Disponible Secular changes in Earth’s shape and surface mass loading derived from combinations of reprocessed global GPS networks / david Booker in Journal of geodesy, vol 88 n° 9 (September 2014)
[article]
Titre : Secular changes in Earth’s shape and surface mass loading derived from combinations of reprocessed global GPS networks Type de document : Article/Communication Auteurs : david Booker, Auteur ; Peter J. Clarke, Auteur ; David Lavallée, Auteur Année de publication : 2014 Article en page(s) : pp 839 - 855 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] croute terrestre
[Termes IGN] détection de changement
[Termes IGN] masse d'eau
[Termes IGN] masse de la Terre
[Termes IGN] traitement de données GNSSRésumé : (Auteur) The changing distribution of surface mass (oceans, atmospheric pressure, continental water storage, groundwater, lakes, snow and ice) causes detectable changes in the shape of the solid Earth, on time scales ranging from hours to millennia. Transient changes in the Earth’s shape can, regardless of cause, be readily separated from steady secular variation in surface mass loading, but other secular changes due to plate tectonics and glacial isostatic adjustment (GIA) cannot. We estimate secular station velocities from almost 11 years of high quality combined GPS position solutions (GPS weeks 1,000–1,570) submitted as part of the first international global navigation satellite system service reprocessing campaign. Individual station velocities are estimated as a linear fit, paying careful attention to outliers and offsets. We remove a suite of a priori GIA models, each with an associated set of plate tectonic Euler vectors estimated by us; the latter are shown to be insensitive to the a priori GIA model. From the coordinate time series residuals after removing the GIA models and corresponding plate tectonic velocities, we use mass-conserving continental basis functions to estimate surface mass loading including the secular term. The different GIA models lead to significant differences in the estimates of loading in selected regions. Although our loading estimates are broadly comparable with independent estimates from other satellite missions, their range highlights the need for better, more robust GIA models that incorporate 3D Earth structure and accurately represent 3D surface displacements. Numéro de notice : A2014-455 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-014-0725-9 Date de publication en ligne : 06/05/2014 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-014-0725-9 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=74027
in Journal of geodesy > vol 88 n° 9 (September 2014) . - pp 839 - 855[article]Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 266-2014091 SL Revue Centre de documentation Revues en salle Disponible Mapping the mass distribution of Earth's mantle using satellite-derived gravity gradients / Isabelle Panet in Nature geoscience, vol 7 n° 2 (February 2014)PermalinkEurope's Goce gravity satellite probes Earth's mantle [interview of Isabelle Panet] / Jonathan Amos in BBC News - Science & Environment, sans n° (2014)PermalinkEstimation of mass change trends in the Earth’s system on the basis of GRACE satellite data, with application to Greenland / C. Siemes in Journal of geodesy, vol 87 n° 1 (January 2013)PermalinkMémo visuel de géologie / Yves Lagabrielle (2013)PermalinkNew constraints on the origin of the Hawaiian swell from wavelet analysis of the geoid-to-topography ratio / Cécilia Cadio in Earth and planetary science letters, vol 359–360 (15 December 2012)PermalinkWavelet‐based directional analysis of the gravity field : evidence for large‐scale undulations / M. Hayn in Geophysical journal international, vol 189 n° 3 (June 2012)PermalinkPacific geoid anomalies revisited in light of thermochemical oscillating domes in the lower mantle / Cécilia Cadio in Earth and planetary science letters, vol 306 n° 1-2 (June 2011)PermalinkPermalinkThe application of ASTER imageries and mathematical evaluation method in detecting cyanobacteria in biological soil crust, Chadormalu area, Central Iran / A. Moghtaderi in Photo interprétation, European journal of applied remote sensing, vol 47 n° 2 - 3 (juin 2011)PermalinkPermalink