Niveau moyen de la mer (MSL) et termes connexes en sciences de la Terre

Le niveau moyen de la mer (MSL) est la moyenne arithmétique des hauteurs horaires du niveau de la mer observées sur une période spécifique et standardisée—généralement 19 ans, appelée cycle Métonique—à un endroit donné. Le MSL sert de référence fondamentale pour les mesures d’altitude et de profondeur en topographie, cartographie, aviation et géodésie. L’utilisation du MSL fournit un référentiel vertical commun pour comparer les hauteurs entre régions, assurant la cohérence en navigation, ingénierie et recherche scientifique.

Le MSL est une grandeur dynamique, influencée par divers phénomènes physiques tels que les marées, la pression atmosphérique, les courants océaniques, la température et la salinité. Pour atténuer ces fluctuations à court terme, le MSL n’est pas une mesure instantanée mais une moyenne, lissant les variations périodiques et épisodiques. En termes géodésiques, le MSL rapproche le géoïde—surface équipotentielle gravitationnelle de la Terre—bien qu’en réalité, le niveau moyen de la mer local puisse s’écarter du géoïde en raison de processus océaniques et atmosphériques régionaux.

Utilisation en aviation et en topographie

En aviation, le MSL est la référence de base pour toutes les lectures d’altitude. Par exemple, lorsqu’un altimètre d’avion indique 3 000 pieds, il se trouve à 3 000 pieds au-dessus du MSL. En topographie et en ingénierie civile, les altitudes terrestres et les profondeurs d’eau sont mesurées par rapport au MSL, assurant une base standardisée pour les cartes, plans et la conception d’infrastructures.

MSL global versus local

• Niveau moyen de la mer global (GMSL) : La hauteur moyenne spatiale des océans, surveillée par satellites.
• Niveau moyen de la mer local (LMSL) : Déterminé à des emplacements spécifiques de marégraphes, peut différer significativement du GMSL en raison d’influences régionales comme les courants, la température, les conditions atmosphériques et le mouvement des terres.

Référence OACI

Selon l’annexe 14 de l’OACI, toutes les altitudes d’aérodromes et hauteurs d’obstacles sont référencées au MSL, et une détermination précise du MSL est essentielle pour la sécurité et la standardisation des opérations aériennes internationales.

Termes connexes en sciences de la Terre

Référentiel vertical

Un référentiel vertical est une surface de référence fixe à partir de laquelle sont effectuées les mesures verticales, telles que les altitudes et profondeurs. Les référentiels verticaux fournissent le niveau zéro d’altitude, permettant des mesures cohérentes entre différents lieux et au fil du temps. Des exemples incluent l’Ordnance Datum Newlyn (R.-U.), NGVD 29 et NAVD 88 (É.-U.). Les approches modernes utilisent des référentiels verticaux mondiaux basés sur le géoïde, rendus possibles par la géodésie satellitaire.

Marégraphe

Un marégraphe est un instrument de précision installé le long des côtes pour mesurer le niveau de la mer par rapport à un repère fixe à terre. Les marégraphes sont essentiels pour définir le niveau moyen de la mer local, suivre l’évolution du niveau de la mer et soutenir la navigation, l’ingénierie et les sciences du climat. Ils peuvent utiliser des flotteurs, des capteurs de pression ou des technologies radar.

Altimètre satellite

Un altimètre satellite est un instrument radar embarqué sur des satellites qui mesure la distance précise entre le satellite et la surface de la mer, permettant le calcul de la hauteur de la surface de la mer (SSH) à l’échelle mondiale. Depuis les années 1990, des satellites comme TOPEX/Poseidon et la série Jason ont révolutionné la surveillance du niveau de la mer à l’échelle mondiale.

Géoïde

Le géoïde est une surface théorique représentant la forme que prendraient les océans de la Terre sous la seule influence de la gravité et de la rotation—une surface équipotentielle gravitationnelle. Le géoïde est la surface de référence d’altitude zéro pour la plupart des référentiels verticaux, approximée de près (mais non exactement) par le MSL.

Ellipsoïde

Un ellipsoïde est une surface mathématiquement définie, lisse et régulière, qui approche la forme de la Terre (légèrement aplatie aux pôles). Les systèmes GPS et GNSS utilisent des modèles ellipsoïdaux (comme WGS84) comme référence géométrique, mais ceux-ci diffèrent du géoïde et du MSL en raison des variations de gravité.

Niveau moyen de la mer global (GMSL)

Le niveau moyen de la mer global (GMSL) est la hauteur moyenne spatiale des océans mondiaux. C’est un indicateur clé du changement climatique, intégrant les effets du réchauffement des océans, de la fonte des glaces et du stockage de l’eau continentale. Le GMSL est mesuré par altimétrie satellitaire et marégraphes.

Niveau moyen de la mer local (LMSL)

Le niveau moyen de la mer local (LMSL) est le niveau moyen de la mer à un endroit spécifique sur une période de 19 ans. Le LMSL peut différer du GMSL en raison de facteurs régionaux (courants, marées, vent et mouvement des terres).

Cycle Métonique

Le cycle Métonique est une période de 19 ans utilisée pour la moyenne des données des marégraphes, englobant tous les principaux cycles de marée et astronomiques qui affectent la variation du niveau de la mer.

Hauteur de la surface de la mer (SSH)

La hauteur de la surface de la mer (SSH) est la hauteur de la surface de l’océan au-dessus d’une surface de référence (généralement le géoïde ou l’ellipsoïde), mesurée mondialement par altimétrie satellitaire.

Bathymétrie

La bathymétrie est la mesure des profondeurs des plans d’eau par rapport au MSL, essentielle pour la navigation, la géologie et l’écologie marine.

Hauteur orthométrique

La hauteur orthométrique est l’altitude d’un point au-dessus du géoïde (niveau moyen de la mer) mesurée le long de la direction de la gravité. C’est l’altitude standard utilisée dans la plupart des applications pratiques.

Hauteur ellipsoïdale

La hauteur ellipsoïdale est la hauteur géométrique au-dessus de l’ellipsoïde (surface de référence GNSS), convertie en hauteur orthométrique grâce à des modèles de géoïde.

Nivellement géodésique

Le nivellement géodésique détermine les différences d’altitude entre des points, en se référant à un référentiel vertical comme le MSL. Les techniques incluent le nivellement à la lunette, le nivellement trigonométrique et le nivellement basé sur GNSS.

Relèvement post-glaciaire (Ajustement isostatique glaciaire)

Le relèvement post-glaciaire ou ajustement isostatique glaciaire (GIA) est le soulèvement progressif des terres précédemment comprimées par les calottes glaciaires, affectant les mesures locales du niveau de la mer.

Subsidence

La subsidence est l’affaissement du sol dû à des causes naturelles ou humaines, influençant l’élévation relative locale du niveau de la mer.

Dilatation thermique

La dilatation thermique est l’augmentation du volume océanique due au réchauffement de l’eau de mer, principal contributeur à l’élévation du niveau de la mer aux XXᵉ et XXIᵉ siècles.

Fonte des glaciers

La fonte des glaciers ajoute de l’eau douce aux océans à partir des glaces continentales, accélérant l’élévation globale du niveau de la mer.

Variation du stockage de l’eau

La variation du stockage de l’eau implique le transfert d’eau entre les réservoirs terrestres et océaniques (ex. : épuisement des nappes phréatiques, remplissage des réservoirs), affectant le niveau de la mer global.

Plaine inondable

Une plaine inondable est une zone plate proche des plans d’eau sujette aux inondations, dont la cartographie dépend de données précises sur le MSL et l’altitude.

Référentiel de marée

Un référentiel de marée est une altitude standard définie par une phase de la marée (ex. : pleine mer moyenne, basse mer moyenne inférieure, MSL) et est essentielle pour l’hydrographie et la navigation.

Surface équipotentielle

Une surface équipotentielle est une surface de potentiel gravitationnel constant ; le géoïde est une telle surface, approchant le MSL mondial.

Anomalie gravimétrique

Une anomalie gravimétrique est un écart de la gravité mesurée par rapport à un modèle de référence, révélant la distribution de la masse terrestre et informant les modèles de géoïde.

Niveau de la mer eustatique

Le niveau de la mer eustatique décrit les variations du volume océanique global dues à la fonte des glaces ou à la dilatation thermique, par opposition aux variations locales relatives.

Niveau de la mer relatif

Le niveau de la mer relatif est la hauteur de l’océan par rapport à la terre à un endroit donné, intégrant à la fois les variations du volume océanique et les mouvements de terrain.

Système de référence géodésique

Un système de référence géodésique est une surface de coordonnées et de référence standardisée pour la cartographie, la navigation et la géodésie (ex. : WGS84).

Résumé

Le niveau moyen de la mer (MSL) est un concept géodésique fondamental à la base de la cartographie, de la navigation, de l’ingénierie et des sciences du climat. À la fois référence locale et globale, il permet la mesure cohérente de l’altitude et de la profondeur, soutenant la sécurité aérienne, des infrastructures robustes et une évaluation fiable des risques liés aux aléas naturels et au changement climatique.

Pour les organisations dépendant de données d’altitude précises, comprendre le MSL et les termes associés—référentiels verticaux, géoïde, ellipsoïde et autres—est essentiel pour la précision, la sécurité et la conformité réglementaire.

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