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Understanding the geodetic signature of large aquifer systems: Example of the Ozark Plateaus in Central United States / Stacy Larochelle (2021)  

Public Titre : Understanding the geodetic signature of large aquifer systems: Example of the Ozark Plateaus in Central United States Type de document : Article/Communication Auteurs : Stacy Larochelle, Auteur ; Kristel Chanard , Auteur ; Luce Fleitout, Auteur ; Jérôme Nicolas Fortin, Auteur ; Adriano Gualandi, Auteur ; Laurent Longuevergne, Auteur ; Paul Rebischung , Auteur ; Sophie Violette, Auteur ; Jean-Philippe Avouac, Auteur Editeur : Washington DC [Etats-Unis] : Earth and Space Science Open Archive ESSOAr Année de publication : 2021 Projets : 1-Pas de projet / Importance : 29 p. Note générale : bibliographie soumis au Journal of Geophysical Research - Solid Earth Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique [Termes IGN] aquifère [Termes IGN] Arkansas (Etats-Unis) [Termes IGN] déformation de la croute terrestre [Termes IGN] élasticité [Termes IGN] Kansas (Etats-Unis ; état) [Termes IGN] masse d'eau [Termes IGN] Missouri (Etats-Unis) [Termes IGN] Oklahoma (Etats-Unis) [Termes IGN] série temporelle [Termes IGN] surcharge hydrologique Résumé : (auteur) The continuous redistribution of water mass involved in the hydrologic cycle leads to deformation of the solid Earth. On a global scale, this deformation is well explained by redistribution in surface loading and can be quantified to first order with space-based gravimetric and geodetic measurements. At the regional scale, however, aquifer systems also undergo poroelastic deformation in response to groundwater fluctuations. Disentangling these related but distinct 3D deformation fields from geodetic time series is essential to accurately invert for changes in continental water mass, to understand the mechanical response of aquifers to internal pressure changes as well as to correct time series for these known effects. Here, we demonstrate a methodology to accomplish this task by considering the example of the well-instrumented Ozark Plateaus Aquifer System (OPAS) in central United States. We begin by characterizing the most important sources of signal in the spatially heterogeneous groundwater level dataset using an Independent Component Analysis. Then, to estimate the associated poroelastic displacements, we project geodetic time series corrected for surface loading effects onto orthogonalized versions of the groundwater temporal functions. We interpret the extracted displacements in light of analytical solutions and a 2D model relating groundwater level variations to surface displacements. In particular, the relatively low estimates of elastic moduli inferred from the poroelastic displacements and groundwater fluctuations may be indicative of surficial layers with a high fracture density. Our findings suggest that OPAS undergoes significant poroelastic deformation, including highly heterogeneous horizontal poroelastic displacements. Numéro de notice : P2021-006 Affiliation des auteurs : UMR IPGP-Géod+Ext (2020- ) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Preprint nature-HAL : Préprint DOI : 10.1002/essoar.10507870.1 Date de publication en ligne : 02/09/2021 En ligne : https://doi.org/10.1002/essoar.10507870.1 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=98994

Study on the inter-annual hydrology-induced deformations in Europe using GRACE and hydrological models / Artur Lenczuk in Journal of applied geodesy, vol 14 n° 4 (October 2020)  

Public [article]  inJournal of applied geodesy > vol 14 n° 4 (October 2020) . - pp 393 – 403 Titre : Study on the inter-annual hydrology-induced deformations in Europe using GRACE and hydrological models Type de document : Article/Communication Auteurs : Artur Lenczuk, Auteur ; Grzegorz Leszczuk, Auteur ; Anna Klos, Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : pp 393 – 403 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique [Termes IGN] amplitude [Termes IGN] analyse de spectre singulier [Termes IGN] bassin hydrographique [Termes IGN] déformation de la croute terrestre [Termes IGN] données GLDAS [Termes IGN] données GRACE [Termes IGN] Europe (géographie politique) [Termes IGN] modèle hydrographique [Termes IGN] surcharge hydrologique [Termes IGN] variation saisonnière Résumé : (auteur) Earth’s crust deforms in various time and spatial resolutions. To estimate them, geodetic observations are widely employed and compared to geophysical models. In this research, we focus on the Earth’s crust deformations resulting from hydrology mass changes, as observed by GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) gravity mission and modeled using WGHM (WaterGAP Global Hydrological Model) and GLDAS (Global Land Data Assimilation System), hydrological models. We use the newest release of GRACE Level-2 products, i. e. RL06, provided by the CSR (Center for Space Research, Austin) analysis center in the form of a mascon solution. The analysis is performed for the European area, divided into 29 river basins. For each basin, the average signal is estimated. Then, annual amplitudes and trends are calculated. We found that the eastern part of Europe is characterized by the largest annual amplitudes of hydrology-induced Earth’s crust deformations, which decrease with decreasing distance to the Atlantic coast. GLDAS largely overestimates annual amplitudes in comparison to GRACE and WGHM. Hydrology models underestimate trends, which are observed by GRACE. For the basin-related average signals, we also estimate the non-linear variations over time using the Singular Spectrum Analysis (SSA). For the river basins situated on the southern borderline of Europe and Asia, large inter-annual deformations between 2004 and 2009 reaching a few millimeters are found; they are related to high precipitation and unexpectedly large drying. They were observed by GRACE but mismodelled in the GLDAS and WGHM models. Few smaller inter-annual deformations were also observed by GRACE between 2002-2017 for central and eastern European river basins, but these have been also well-covered by the WGHM and GLDAS hydrological models. Numéro de notice : A2020-677 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1515/jag-2020-0017 Date de publication en ligne : 27/10/2020 En ligne : https://doi.org/10.1515/jag-2020-0017 Format de la ressource électronique : url article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=96170 [article]

Benefits of non-tidal loading applied at distinct levels in VLBI analysis / Matthias Glomsda in Journal of geodesy, vol 94 n° 9 (September 2020)  

Public [article]  inJournal of geodesy > vol 94 n° 9 (September 2020) . - n° 90 Titre : Benefits of non-tidal loading applied at distinct levels in VLBI analysis Type de document : Article/Communication Auteurs : Matthias Glomsda, Auteur ; Mathis Blossfeld, Auteur ; Manuela Seitz, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : n° 90 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale [Termes IGN] données ITGB [Termes IGN] effet de charge [Termes IGN] interférométrie à très grande base [Termes IGN] pesanteur hors marée [Termes IGN] retard troposphérique [Termes IGN] série temporelle [Termes IGN] surcharge hydrologique [Termes IGN] surcharge océanique [Termes IGN] transformation de Helmert Résumé : (auteur) In the analysis of very long baseline interferometry (VLBI) observations, many geophysical models are used for correcting the theoretical signal delay. In addition to the conventional models described by Petit and Luzum (eds) (IERS Conventions, 2010), we are applying different parts of non-tidal site loading, namely the atmospheric, oceanic, and hydrological ones. To investigate their individual contributions, these parts are considered both separately and combined to a total loading. The application of the corresponding site displacements is performed at two distinct levels of the geodetic parameter estimation process (observation and normal equation level), which turn out to give very similar results in many cases. To validate our findings internally, the site displacements are provided by two different data centres: the Earth-System-Modelling group at the Deutsches GeoForschungsZentrum in Potsdam (ESMGFZ, see Dill and Dobslaw, J Geophys Res Solid Earth, 2013. https://doi.org/10.1002/jgrb.50353ISTEX)] and the International Mass Loading Service [IMLS, see Petrov (The international mass loading service, 2015)]. We show that considering non-tidal loading is actually useful for mitigating systematic effects in the VLBI results, like annual signals in the station height time series. If the sum of all non-tidal loading parts is considered, the WRMS of the station heights and baseline lengths is reduced in 80–90% of all cases, and the relative improvement is about −3.5% on average. The main differences between our chosen providers originate from hydrological loading. Numéro de notice : A2020-540 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-020-01418-z Date de publication en ligne : 31/08/2020 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-020-01418-z Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=95741 [article]

Recent sea level change in the black sea from satellite altimetry and tide gauge observations / Nevin Betül Avsar in ISPRS International journal of geo-information, vol 9 n° 3 (March 2020)  

Public [article]  inISPRS International journal of geo-information > vol 9 n° 3 (March 2020) . - 18 p. Titre : Recent sea level change in the black sea from satellite altimetry and tide gauge observations Type de document : Article/Communication Auteurs : Nevin Betül Avsar, Auteur ; H.S. Kutoglu, Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : 18 p. Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Termes IGN] altimétrie [Termes IGN] changement du niveau de la mer [Termes IGN] déformation verticale de la croute terrestre [Termes IGN] données GNSS [Termes IGN] données satellitaires [Termes IGN] données topographiques [Termes IGN] érosion côtière [Termes IGN] marégraphe [Termes IGN] Noire, mer [Termes IGN] série temporelle [Termes IGN] surcharge hydrologique [Termes IGN] variation saisonnière Résumé : (auteur) Global mean sea level has been rising at an increasing rate, especially since the early 19th century in response to ocean thermal expansion and ice sheet melting. The possible consequences of sea level rise pose a significant threat to coastal cities, inhabitants, infrastructure, wetlands, ecosystems, and beaches. Sea level changes are not geographically uniform. This study focuses on present-day sea level changes in the Black Sea using satellite altimetry and tide gauge data. The multi-mission gridded satellite altimetry data from January 1993 to May 2017 indicated a mean rate of sea level rise of 2.5 ± 0.5 mm/year over the entire Black Sea. However, when considering the dominant cycles of the Black Sea level time series, an apparent (significant) variation was seen until 2014, and the rise in the mean sea level has been estimated at about 3.2 ± 0.6 mm/year. Coastal sea level, which was assessed using the available data from 12 tide gauge stations, has generally risen (except for the Bourgas Station). For instance, from the western coast to the southern coast of the Black Sea, in Constantza, Sevastopol, Tuapse, Batumi, Trabzon, Amasra, Sile, and Igneada, the relative rise was 3.02, 1.56, 2.92, 3.52, 2.33, 3.43, 5.03, and 6.94 mm/year, respectively, for varying periods over 1922–2014. The highest and lowest rises in the mean level of the Black Sea were in Poti (7.01 mm/year) and in Varna (1.53 mm/year), respectively. Measurements from six Global Navigation Satellite System (GNSS) stations, which are very close to the tide gauges, also suggest that there were significant vertical land movements at some tide gauge locations. This study confirmed that according to the obtained average annual phase value of sea level observations, seasonal sea level variations in the Black Sea reach their maximum annual amplitude in May–June. Numéro de notice : A2020-254 Affiliation des auteurs : non IGN Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.3390/ijgi9030185 Date de publication en ligne : 20/03/2020 En ligne : https://doi.org/10.3390/ijgi9030185 Format de la ressource électronique : url article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=95008 [article]

Caractérisation de la contribution des charges hydrologiques, atmosphériques et océaniques aux séries temporelles de position GNSS : analyse comparée des modèles de charge et de mouvement du géocentre / Elie-Alban Lescout (2020) 

Public Titre : Caractérisation de la contribution des charges hydrologiques, atmosphériques et océaniques aux séries temporelles de position GNSS : analyse comparée des modèles de charge et de mouvement du géocentre Type de document : Mémoire Auteurs : Elie-Alban Lescout , Auteur Editeur : Champs-sur-Marne : Ecole nationale des sciences géographiques ENSG Année de publication : 2020 Importance : 30 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie Rapport de projet pluridisciplinaire, cycle ING2 Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale [Termes IGN] analyse comparative [Termes IGN] déformation de la croute terrestre [Termes IGN] données environnementales [Termes IGN] données GNSS [Termes IGN] données GRACE [Termes IGN] positionnement par GNSS [Termes IGN] série temporelle [Termes IGN] surcharge atmosphérique [Termes IGN] surcharge hydrologique [Termes IGN] surcharge océanique Index. décimale : PROJET Mémoires : Rapports de projet - stage des ingénieurs de 2e année Résumé : (Auteur) Les séries temporelles de position GNSS présentent, en plus des déplacements liés aux déformations tectoniques, des déplacements associés à des phénomènes environnementaux qui engendrent des redistributions de masse à la surface de la Terre. Cependant, une fraction des signaux GNSS provient d’erreurs systématiques de mesure, ou possiblement d’autres phénomènes géophysiques, qu’il est important d’isoler et de mieux caractériser afin d’améliorer la précision de mesure. Ce travail conduit une analyse comparée de solutions GRACE et de modèles environnementaux dans l’optique de mieux estimer leur capacité à décrire les signaux de charge observés par GNSS. Une attention particulière est donnée aux charges de coefficients d’harmoniques sphériques de degré-1, comparés indépendamment des autres, du fait qu’il contiennent les déplacements de masse de grande longueur d’onde. Le mouvement du géocentre est également dérivé du degré-1 et estimé par inversion des résidus d’un réseau GNSS. Il est ensuite comparé avec des estimations géophysiques et des mouvements du géocentre dérivées de modèles environnementaux. Une analyse comparative des différentes contributions des charges atmosphérique, océanique et hydrologique, annuelles, semi-annuelles ou de leurs résidus avec les séries temporelles de différents réseaux et traitements GNSS est en cours. Note de contenu : 1. Introduction 2. Données et modèles employés 2.1 Données GNSS 2.2 Modèles de charge 3. Méthodologie 3.1 Pré-traitements GRACE 3.2 Pré-traitements des modèles environnementaux 3.3 Calcul des déformations dues aux effets de charge 3.4 Inversion des charges de degré-1 3.5 Extraction des signaux pour comparaison 4. Développements informatiques 4.1 Amélioration du serveur de calculs de déformations ALIEDOCS 4.2 Librairies Python 5. Résultats 5.1 Charges de degré-1 et mouvement du Géocentre 5.2 Comparaisons déplacements GNSS-modèles de charge pour les degrés 2 et supérieurs 6. Conclusion Numéro de notice : 26390 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Mémoire de projet pluridisciplinaire Organisme de stage : Institut de Physique du Globe de Paris IPGP Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=96010

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Identification and extraction of seasonal geodetic signals due to surface load variations / Stacy Larochelle in Journal of geophysical research : Solid Earth, vol 123 n° 12 (December 2018)  

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Déformation saisonnière de la Terre / Kristel Chanard (2018) 

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Hydrological excitation of polar motion by different variables from the GLDAS models / Malgorzata Winska in Journal of geodesy, vol 91 n° 12 (December 2017)  

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Characterizing long‐time scale hydrological effects on gravity for improved distinction of tectonic signals / Michel Van Camp in Journal of geophysical research : Solid Earth, Vol 115 n° B7 (July 2010)    

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