Un parcours à la fois historique et technique pour présenter la façon dont les systèmes de repérage et des conventions internationales se sont mis en place pour une compréhension globale des indications cartographiques.

*JONATHAN CHENAL est ingénieur de recherche.

Le marégraphe de Marseille, qui appartient à l’Institut national de l’information géographique et forestière (IGN), est à la fois le bâtiment et l’appareil qu’il héberge, appareil ayant servi à la détermination de l’origine des altitudes françaises continentales entre 1885 et 1897.

BIEN PLUS QU’UNE RÉPONSE À DES BESOINS CONCRETS
Au cours du XIXe siècle, les préoccupations d’adduction de l’eau et de son évacuation ainsi que le développement du rail ont amené la puissance publique à équiper le pays d’un réseau de nivellement, lequel est constitué d’un ensemble de repères métalliques scellés sur la façade de bâtiments pérennes dont on connaît très bien l’altitude. Celleci est une grandeur, homogène à une longueur, donnant la distance à une surface particulière, appelée géoïde : il s’agit du niveau moyen des océans prolongés sous les continents. Cette surface est celle qu’aurait celle des océans en l’absence de courants, de marées, etc. Le système d’altitude définit ainsi les points en haut et les points en bas : l’eau doit couler des premiers vers les seconds. Le premier réseau de nivellement systématiquement installé en France (les travaux s’étalèrent de 1857 à 1864) est dû à Paul Adrien Bourdalouë, célèbre pour avoir démontré que le calcul des ingénieurs de Bonaparte relatif à la dénivelée entre la Méditerranée et la mer Rouge était faux, et qu’il était possible, dès lors, de creuser un canal entre les deux sans « vider » une des mers dans l’autre. Son réseau avait une origine, un « niveau zéro », déterminée par l’échelle de marée installée au fort Saint-Jean, à Marseille, dont on savait l’imprécision. De surcroît, à la fin des années 1870, ce réseau s’était fortement dégradé. Enfin, les cartes topographiques de l’époque, dites « d’état-major », n’avaient pas d’origine verticale homogène : chacune avait la sienne propre. De façon à rétablir un réseau de nivellement homogène et de qualité sur le territoire hexagonal, le ministère des Travaux publics mit sur pied une commission du nivellement général de la France, chargée de refonder le nivellement national. Parmi ses préconisations figurait la construction d’un nouveau marégraphe, de façon à déterminer avec précision une nouvelle origine pour les altitudes françaises. Le dispositif fut installé à Marseille, encore, pour plusieurs raisons : d’abord, la proximité avec l’origine du réseau Bourdalouë facilitait les comparaisons entre les deux ; ensuite, la Méditerranée étant une mer pratiquement fermée, les marées y sont faibles, et puisque l’enjeu de la destination du marégraphe n’était pas l’observation des marées en tant que telles mais de leur niveau moyen, ce choix s’imposa naturellement ; enfin, au regard des connaissances de l’époque, on estimait qu’à Marseille le niveau de la mer était le plus bas de la côte méditerranéenne française, ce qui conduisait donc à des altitudes en France exclusivement positives. L’emplacement précis du marégraphe fut suggéré par l’ingénieur Jean-Jacques Bouquet de la Grye : il s’agit de l’anse Calvo, à proximité du quartier d’Endoume, le long de la corniche. Le bâtiment conçu par Auguste Sébillotte, qui avait été le concepteur du phare du Planier, fut achevé en 1884.

L’INSTALLATION DU MARÉGRAPHE
Il ne restait plus qu’à disposer d’un appareil pour l’équiper. C’est là qu’intervint le véritable « père » du marégraphe et du nivellement général de la France refondé : Charles Lallemand. Polytechnicien, ingénieur du corps des Mines, il était encore jeune lorsqu’il fut intégré à la commission du NGF. Il contacta F.H. Reitz, concepteur d’un appareil totalisateur : celui-ci non seulement enregistre le niveau instantané de la mer, mais en plus permet d’en calculer le niveau moyen sur un intervalle de temps donné. Grâce à cette innovation, le fastidieux travail de saisie manuelle du niveau de la mer était économisé, ainsi que celui du calcul de sa moyenne, et le risque d’erreur pour ces deux opérations s’en trouvait limité au minimum. Reitz conseilla à Lallemand de s’adresser à la maison Dennert-Pape, installée à Altona, en Allemagne. Deux exemplaires de cet appareil avaient alors été installés, à Cadix puis sur l’île d’Helgoland, à l’époque anglaise, en mer du Nord. En dépit du climat de méfiance régnant entre la France et l’Allemagne à cette époque post-guerre de 1870, ces échanges fructueux amenèrent Lallemand à visiter ses homologues ; l’appareil de Reitz arriva à Marseille à la fin de l’année 1884, et Dennert vint lui-même l’installer. Le niveau moyen fut déterminé sur la base d’observations de 1885 à 1897. Le zéro des altitudes ne fut pas matérialisé, essentiellement pour des raisons pratiques ; en revanche, un repère dit « fondamental » fut scellé, au sec, et son altitude fut déterminée à 1,659 7 m. Lallemand conçut le marégraphe comme un véritable observatoire : il y testa des appareils plus simples et moins onéreux de mesure du niveau de la mer (les médimarémètres, qu’il généralisa dans de nombreux ports pour observer le niveau de la mer), et institua la saisie des données météorologiques par les gardiens qui vécurent au marégraphe (de 1884 à 1988). Lorsqu’il prit sa retraite, en 1928, il était couvert d’honneurs : commandeur de la Légion d’honneur, membre de l’Académie des sciences, premier président de l’Union géodésique et géophysique internationale créée en 1919… Il mourut en 1937.

ÉVOLUTION ET USAGES DANS LA LONGUE DURÉE
Établissement alors indépendant, le Nivellement général de la France fut intégré en 1940, sous la houlette de Jean Vignal, au tout nouvel Institut géographique national, lui-même issu du Service géographique des armées. Le marégraphe connut des hauts et des bas, mais il fut sans cesse un lieu d’expérimentation et d’innovation. Ainsi, c’est là que l’ingénieur Van de Casteele mit au point son test de fonctionnement de marégraphe, encore utilisé aujourd’hui. Intégrée à la géodésie, l’activité de nivellement, à laquelle est associé le marégraphe, continua de se développer. Dans les années 1960, Jean-Jacques Levallois instaura en France une nouvelle définition de l’altitude inspirée de celle des travaux du Soviétique Molodenski. Si l’origine des altitudes françaises demeura inchangée, celle du repère fondamental augmenta de 1,3 mm, à 1,661 m. Dans les années 1980, cependant, le marégraphe commença d’être considéré comme superflu, alors même que, paradoxalement, les missions spatiales d’observation du niveau des mers requéraient son maintien impératif. En effet, si la précision intrinsèque ainsi que l’exhaustivité de la couverture géographique de ces missions (ERS, Envisat, Topex-Poseidon, la série Jason, etc.) leur confèrent un avantage évident sur les marégraphes, ceux-ci, confinés aux côtes et principalement dans l’hémisphère nord, ont le bénéfice de l’ancienneté : ils sont donc indispensables à l’étude du niveau de la mer à long terme. Ainsi, les marégrammes, ces rouleaux de papier sur lesquels le niveau de la mer avait été inscrit, furent numérisés. En 1996, le Comité national français de géodésie et géophysique formula une recommandation visant à valoriser le marégraphe ; la même année, ainsi que la suivante, précisément, celui-ci touchait le fond puisque des voyous, profitant du fait qu’il n’y avait plus de présence humaine permanente depuis 1988, s’y introduisirent et le saccagèrent. Ces incidents sonnèrent comme une prise de conscience générale : l’appareil fut réparé, le bâtiment sécurisé et, en 2002, classé monument historique. En 2007, les travaux demandés par l’IGN lui redonnèrent son aspect d’origine. En parallèle, une station permanente de géodésie spatiale y fut installée, qui capte désormais les signaux des systèmes GPS, Glonass, Galileo ; l’étude de la stabilité de sa position permet de s’assurer de celle du marégraphe et, donc, de vérifier que c’est bien la mer qui monte et non le sol qui descend. Un point de référence gravimétrique y est installé depuis 2011. Par ailleurs, si les valeurs du totalisateur sont toujours régulièrement relevées et transmises aux services nationaux et internationaux d’observation du niveau de la mer, le niveau de la mer y est aussi observé par un marégraphe numérique opéré depuis 1998 par le Service hydrographique et océanographique de la marine ; l’appareil, initialement à infrasons, fonctionne depuis 2009 avec un radar. Il est désormais intégré à tous les programmes d’observations du niveau de la mer, nationaux et internationaux : SONEL et GLOSS notamment. La longueur des observations du marégraphe de Marseille (plus de cent trente ans) en fait une référence de premier choix pour l’étude longue du niveau de la mer ; sa pérennité pour l’avenir est la garantie que les observations du niveau de la mer pourront s’inscrire dans la continuité de celles réalisées depuis 1885. Il constitue une source de données fondamentale pour l’étude de l’évolution du niveau de la mer sur le long terme et la réponse à cette question : la hausse du niveau des océans s’accélère-t-elle ? Depuis sa construction, le niveau de la mer s’y est élevé de 16 cm de façon quasi linéaire ; mais est-ce le cas au niveau mondial ? Seule l’étude des données obtenues par satellites, couplées à celles venant des marégraphes, permet d’y répondre. Une autre illustration de résultat obtenu par l’usage des marégraphes et le nivellement réside dans le constat que la mer n’est pas à la même altitude sur tout le littoral ; ainsi, l’Atlantique y est en moyenne 15 cm plus haut qu’à Marseille. La marégraphie, le nivellement et la géodésie participent à l’observation des évolutions du système Terre, ce qui les rend particulièrement nécessaires à l’heure du changement global. Quoi qu’il en soit, les altitudes continentales françaises demeurent, par convention, toutes exprimées par rapport au niveau moyen observé entre 1885 et 1897 : le zéro est donc aujourd’hui pratiquement en permanence sous l’eau !

POUR EN SAVOIR PLUS :

Jonathan Chenal, « La géodésie spatiale : mesurer la Terre au millimètre », in Progressistes, no 5, juillet-août-septembre 2014.

Alain Coulomb, le Marégraphe de Marseille. De la détermination de l’altitude au suivi des changements climatiques : 130 ans d’observation du niveau de la mer, Presse des Ponts, 2014.

« Le marégraphe de Marseille : patrimoine et modernité », in XYZ, no 118, 1er trimestre 2009.

IGN,
http://geodesie.ign.fr/index.php?page=maregraphe_de_marseille (page consacrée au marégraphe de Marseille).