LIttoral ENvironnement et Sociétés (LIENSs) - UMR 7266

La réflectométrie GNSS (GNSS-R) utilise l’interférence entre les signaux satellites directs et réfléchis pour estimer des paramètres environnementaux, notamment la hauteur de la surface de la mer à proximité des stations GNSS côtières (Fig. 1). Cette technique exploite les infrastructures existantes, fournit des mesures dans un référentiel géodésique global, et offre des installations robustes, nécessitant peu d’entretien, comparées aux marégraphes traditionnels.

Des études récentes ont montré que les techniques GNSS-R peuvent atteindre une précision de l’ordre du centimètre sur des échelles de temps mensuelles, ce qui les rend particulièrement intéressantes pour des initiatives telles que le programme GLOSS, qui recommande des mesures du niveau de la mer avec une précision supérieure à 1 cm et des intervalles d’échantillonnage d’une minute ou moins. Cependant, les techniques GNSS-R conventionnelles sont limitées par une résolution temporelle faible et irrégulière, ce qui les rend inadaptées à la surveillance du niveau de la mer à haute fréquence.

Mes recherches portent sur le développement d’un algorithme de restitution GNSS-R basé sur un filtre de Kalman étendu (EKF), conçu pour l’estimation continue du niveau de la mer à la fréquence native des observations GNSS, pouvant atteindre une donnée par seconde. Bien que pour l’instant appliquée en post-traitement, la méthode est structurée pour une future mise en œuvre en temps réel. En intégrant des données GNSS multi-constellations et la modélisation des marées, elle permet un suivi robuste et précis des variations du niveau de la mer, y compris dans des conditions environnementales dynamiques.

L’algorithme a été validé à partir d’une année de données collectées sur trois sites côtiers aux conditions hydrodynamiques contrastées : Brest (côte Atlantique, France), Sète (côte Méditerranéenne, France) et Cedar Key (Floride, États-Unis). Sur l’ensemble de ces sites, les estimations GNSS-R ont atteint des erreurs quadratiques moyennes (RMSE) comprises entre 2,4 et 2,6 cm (voir Fig. 2) par rapport aux mesures de référence des marégraphes. La méthode a permis de capturer à la fois les signaux de marée réguliers et les anomalies rapides du niveau de la mer induites par les tempêtes, notamment durant la saison cyclonique 2024 à Cedar Key (Fig. 3).