Analyse des surcharges hydrologiques observées par géodésie spatiale avec l’outil Multi Singular Spectrum Analysis

This work presents the development and prior validation of a MSSA (Multichannel Singular Spectrum Analysis) statistical analysis tool of time series. We applied this analysis tool to positioning time series from 267 permanent GPS stations in South America to study seasonal geophysical deformations induced by oceanic, atmospheric and hydrological loading effects. It is necessary to validate new loading deformation models refined to include the contributions of rivers and lakes from the three most important river basins in this area (Amazon, Orinoco and Rio Paraná). Indeed, classical loading models do not explain all the observed signals, with discrepancies between variations in GPS positions and predictions of up to 50% in South America, where river-induced effects are extremely large. Joint statistical analysis of these new models with GPS positioning time series confirmed the significant contribution of rivers in the magnitude of the hydrological loading effect affecting individual stations. In addition, the analysis of the mean annual amplitude of loading on the river basins allowed verifying the validity of these new loading models at the scale of the Amazon and Rio Paraná basins. These results are also consistent with observations from the GRACE space mission. The results obtained confirm the interest in producing new models with finer spatial resolution and improve the modelling of semi-annual effects.; Ce travail repose sur le développement et la validation préalable d'un outil d'analyse statistique MSSA (Multichannel Singular Spectrum Analysis) de séries temporelles. Cet outil d'analyse a ensuite été appliqué aux séries temporelles de position issues de 267 stations permanentes GPS situées en Amérique du sud en vue d'étudier les déformations géophysiques saisonnières induites par les surcharges océaniques, atmosphériques et hydrologiques. En particulier, il s’agit de valider de nouveaux modèles de déformations de surcharge affinés pour inclure les contributions des rivières et des lacs des trois bassins versants les plus importants de cette région du monde (Amazone, Orénoque et Rio Paraná). En effet, les modèles classiques de surcharge n’expliquent pas la totalité des signaux observés, les écarts entre les variations des positions GPS et les prédictions pouvant atteindre 50% en Amérique du sud, là où les effets induits par les rivières sont extrêmement importants. L'analyse statistique conjointe de ces nouveaux modèles avec les séries temporelles de position GPS a confirmé la contribution significative des rivières dans l'amplitude des surcharges hydrologiques qui affecte chaque station individuelle. En outre, l'analyse de l'amplitude annuelle moyenne des surcharges sur les bassins versants a permis de vérifier la validité des nouveaux modèles de surcharge à l'échelle des bassins versants de l’Amazone et du Rio Paraná. Ces résultats sont également en accord avec les observations de la mission spatiale GRACE. Les résultats obtenus confirment l'intérêt de produire de nouveaux modèles à résolution spatiale plus fine et d’améliorer la modélisation des effets semi-annuels.