ISTerre - Institut des Sciences de la Terre

EPOS-GNSS, traitement en double-différence - Prototype

Anne SOCQUET, Gael JANEX — 2025-09-05T14:36:50Z

Projet EPOS-IP

Objectifs scientifiques
Le projet EPOS-IP (European Plate Observing System, Implementation Phase) est un projet d'infrastructure de recherche destiné à délivrer des produits et des services à la communauté en Sciences de la Terre.
Le groupe de travail « GNSS data & products » rassemble une douzaine de partenaires en Europe et a pour objectif d'archiver et de disséminer les données GNSS (Global Navigation Satellite System) de stations permanentes partout en Europe (fichiers Rinex) et des produits dérivés (solutions journalières, séries temporelles de positions, champs de vitesses et champs de déformation).
Dans ce cadre, l'OSUG/ISTerre héberge l'un des deux centres de traitement de données GNSS.

Produits GNSS sur l'Europe

Description de la solution
La solution présentée sur cette carte interactive comporte près de 1500 stations réparties à travers l'Europe et inclut des données sur une période de 18 ans (2000-2017 inclus). La base de données est composée :
– des stations EPN,
– d'un jeu de données exhaustif sur la France (RENAG, RGP, ORPHEON),
– des stations italiennes du réseau RING,
– des stations grecques des réseaux NOA et SMARTNET.

Carte interactive et mise à disposition des séries temporelles

Cartes des vitesses horizontales et verticales et mise à disposition du champ de vitesses
Vitesses horizontales par rapport à la plaque Eurasie. Ce champ de vitesses est composé de 1092 stations qui remplissent les critères qualités définis dans le texte ci-dessous. Les catégories A, B et C définissant la robustesse des vitesses sont respectivement en vert, orange et rouge. Les polygones noirs représentent les zones considérées comme actives tectoniquement.

Carte des vitesses verticales
Les catégories A, B et C définissant la robustesse des vitesses sont représentées respectivement par des cercles, carrés et triangles.

La mise en œuvre de traitements massifs nécessite des stratégies innovantes afin de satisfaire aux critères d'efficacité, de robustesse et d'automatisation permettant de calculer un autre produit GNSS habituel : le champ de vitesses.

Après une validation technique, le logiciel MIDAS est apparu comme une méthode efficace, rapide et la plus appropriée. Ce logiciel est un estimateur automatique de la tendance des séries temporelles (Blewitt et al., 2016). En utilisant une méthode statistique basée sur un ensemble de paires de positions séparées par un an, elle permet d'obtenir des vitesses GNSS très peu sensibles aux valeurs aberrantes, aux sauts et signaux saisonniers.
Trois catégories de robustesse sur les vitesses MIDAS ont été définies. La quantification de la robustesse est effectuée à travers deux points de contrôle MIDAS :
– le nombre maximal de valeurs aberrantes pouvant être tolérées.
– le seuil de grands sauts en fonction de la durée pour maintenir une estimation fiable de la vitesse.
(Pour en savoir plus sur MIDAS et les deux points de contrôle MIDAS, voir Blewitt et al., 2016 ; https://doi.org/10.1002/2015JB012552).

Nous éliminons de notre analyse les stations pour lesquelles les points de contrôle MIDAS ne sont pas satisfaits. De plus, nous éliminons les stations pour lesquelles l'erreur estimée par MIDAS est supérieure à une certaine valeur. Celle-ci change en fonction des trois catégories de robustesse (voir tableau ci-dessous).
Valeurs seuils d'erreur MIDAS pris en compte pour définir les trois catégories de robustesse des vitesses.

Obtenir les solutions (i.e. séries temporelles et champ de vitesse)
http://doi.osug.fr/data/public/GNSS_products/Europe/

Partenaires européens
UBI (Portugal), ROB (Belgium), NOA (Greece), GOP (Czech Republic), CNRS (France), INGV (Italy), IMO (Iceland), LTK (Hungary), KOERI (Turkey), INCDPM RA (Romania), LM (Sweden), BAS (Bulgaria), BKG (Germany)

Equipe à ISTerre - OSUG
Anne SOCQUET, Physicienne des Observatoires
Andrea WALPERSDORF, Physicienne des Observatoires
Gaël JANEX, Ingénieur de recherche

Anciens membres de l'équipe à ISTerre - OSUG
Nathalie COTTE, Ingénieure de recherche
Alizia TARAYOUN, Ingénieure de recherche
Aline Déprez, Ingénieure de recherche
Mary Grace Bato, Monitrice d'observatoire

Contact
Anne SOCQUET

Financements
Projet Européen EPOS-IP

Liens utiles
EPOS-IP
RENAG
RESIF

AtypicSSE : Exploring complex aseismic slip beyond typical sizes and durations

Anne SOCQUET — 2025-09-05T14:15:17Z

Durée : 2017 - 2021
Coordinatrice : Anne Socquet

Objectives and scientific hypotheses
The goal is to develop methods using GPS and seismic waveforms to detect and characterize Slow Slip Events (SSEs) that are too small, either in spatial extent and / or in slip rate, for the current processing methods. This should extend our view on how (ie, where and when) slow slip occurs in non-tremorgenic subduction zones, both at the short (eg, day) and long (months to years) time scales. We believe that the resolution of such weak SSEs, and hence the accumulation of new slow slip observations, is a pre-requisite to a better understanding of how the seismic and aseismic segments of the subduction interact.
Based on these observations, we will investigate how aseismic slip can trigger earthquakes, and how this triggering depends on depth, duration, migration, periodicity / smoothness (i.e., whether the slow slip occurs at once or over several episodes), and total slip of the SSEs.

Projet DORA : Dynamics of Rifting in Afar

Anne SOCQUET — 2025-09-05T13:50:57Z

Coordinator : Cécile Doubre (EOST)

ISTerre Research teams involved :
– Seismic cycle and transient deformation

ISTerre contact : A. Socquet

Collaborations :
– EOST, Strasbourg (C. Doubre, F. Masson, A. Deprez...)
– IPG Paris (R. Grandin, S. Dumont, E. Jacques, A. Nercessian, G. King)
– CRPG Nancy (R. Pik)
– Geosciences Montpellier (R. Cattin)
– Observatoire Géophysique d'Arta et le Centre de Recherches et d'Etudes Djiboutiennes, R. Djibouti (M. Jalludin)
– Institute of Geophysics, Space Sciences and Astronomy, Addis Abbeba, Ethiopia (A. Ayele, E. Lewi)
– Univ. Leeds (T. Wright)
– Afar Consortium
– UCLA-JPL, Los angeles, California (Gilles Peltzer)

Abstract :

The Afar Depression is one of a few places in the world that offer the opportunity to study on land the dynamics of divergent plate boundaries. The DoRA project aims to conduct complementary studies in two volcano-tectonic rifts : the Wal'is Dabbahu Rift (WD, Ethiopia) and the Asal-Ghoubbet Rift (AG, Djibouti). In Northern Afar, the WD Rift is currently undergoing a major rifting episode. This event started in September 2005 with a significant seismic activity. InSAR data revealed the injection of a 65 km-long mega-dyke that opened by up to 8 m, the slip of numerous normal faults and opening of fissures, and a rhyolitic eruption. Similarly, the AG Rift was affected in 1978 by a smaller episode of rifting associated with the intrusion of a 2 m wide dyke into the crust. Since then, a large catalog of geodetic data that includes recent InSAR time series reveals the importance of non-steady deformation controlling the rift dynamics. Whereas deep, slow and aseismic fault slips are gaining the attention of a large number of scientists working mainly on subduction zones, we propose to study similar transients in great detail in these active rifts, where the crustal layer is thin.

Our goal is to gain an understanding of such volcano-tectonic segments on several time scales, including the dyking period itself and the post-event period. Essentially, the study of the behavior of the AG Rift during its whole post-rifting period offers an image at t+30 years of the WD segment, while keeping in mind important structural and scale differences.

To do so, this proposal is based on 4 tasks. First, we propose to build a complete and accurate set of geodetic data, including InSAR and field measurements (cGPS, GPS), covering the period under study. With a narrow temporal sample window, we plan to precisely describe the aseismic slip affecting the normal faults of these rifts, the periods of sudden slip and/or slip acceleration but also measure the deformation associated with probable future dyke intrusion in the WD Rift. Second, we aim to constrain the origin of these displacements and their relation with mass transfers within the crust. Series of gravity measurements will be pursue or initiated in both rifts. The combination of both gravity and geodetic data will help to discriminate density variations and vertical displacements. Third, the recording of seismic activity is essential to constrain the relative importance of seismic and aseismic deformation. This will also help to evaluate the thickness of the seismogenic layer. Together with structural data collected during a seismic survey in the AG Rift (complementary project), the results of these three first tasks will offer crucial constraints on modeling to shed light on the rifting dynamics, which corresponds to the fourth tack. Three kinds of mechanical analysis of the observed displacements will be conducted taking into account the knowledge of the structure to test the relative influences of the rheology, the fault/dyke geometry and fluids on the rupture mechanics. With a thermo-mechanical approach, we investigate the respective role of the processes controlling the current 3D deformation field of these rifts, including viscous relaxation, dyke intrusion/inflation and aseismic slip. These models will be completed by Stress Coulomb analysis in order to examine the interactions between dyke intrusions within the elastic crust and the creation and development of surface faulting. Finally, we plan to compare the dynamics and morphology of the slip distribution profile along normal faults with rupture of small-scale transparent disordered materials and with numerical models of faults to investigate the role asperities on the fault dynamics.

Our multidisciplinary approach should provide important new constraints on the dynamics of rifting along divergent plate boundaries, and ultimately, in other geodynamical contexts affected by aseismic fault slip transients.

AtypicSSE : Exploring complex aseismic slip beyond typical sizes and durations

Anne SOCQUET — 2019-02-05T11:04:23Z

Ingénieur en calcul scientifique (CDD IE)

Anne SOCQUET — 2015-12-05T15:04:18Z

Contexte
Le projet EPOS-IP (European Plate Observing System, Implementation Phase) est un projet d'infrastructure de recherche destiné à délivrer des produits et des services à la communauté en Sciences de la Terre. Le groupe de travail « GNSS data & products » rassemble une douzaine de partenaires en Europe et a pour objectif d'archiver et de disséminer les données GNSS (Global Navigation Satellite System) de stations permanentes partout en Europe (fichiers Rinex) et des produits dérivés (solutions journalières, séries temporelles de positions, champs de vitesses et champs de déformation). Dans ce cadre, l'OSUG/ISTerre hébergera l'un des deux centres de traitement de données GNSS. D'ici 4 ans, l'objectif est de mettre au point une procédure automatisée de qualité pour traiter en doubles différences l'ensemble des données GNSS EPOS, d'en évaluer la qualité en analysant les résultats et en et comparant avec les résultats obtenus par le centre de traitement en PPP (hébergé à l'INGV, Rome) et de faire l'interface avec les portail de données et de produits qui sont hébergés respectivement à l'OCA/Géoazur à Nice et à l'UBI au Portugal.

Mission
Le/la candidat(e) ingénieur(e) en calcul scientifique mettra en œuvre l'analyse massive de données GNSS (GPS) en Europe avec le logiciel GAMIT. Il/elle sera en charge de lancer et suivre les campagnes de traitement de données effectuées sur la grille hébergée par le mésocentre de calcul intensif grenoblois CIMENT. Le/la candidat(e) combinera ensuite les solutions et testera des outils d'analyse des séries temporelles de position.

Activités
– analyser les données GNSS (GPS) EPOS avec le logiciel GAMIT, en suivant des stratégies d'analyse pré-définies

lancer les calculs journaliers de sous-réseaux sur le centre de calcul intensif CIMENT (www.ciment.fr) en utilisant l'outil CiGRI de gestion de campagnes de traitement
suivre les exécutions et s'assurer du bon déroulement des calculs
valider les calculs ou les relancer
faire les combinaisons des sous-réseaux et des solutions journalières
développer les interfaces avec les portails GSAC de données et de produits EPOS GNSS

– gérer la base de données sur IRODS, comprenant les accès aux données pour les utilisateurs et la gestion des volumes et des flux
– tester et valider les outils d'analyse des séries temporelles et de dérivation des vitesses de déformation ; appliquer des corrections post-traitement (modes communs, sauts…) ; caractériser la qualité des séries temporelles de position obtenues
– rédiger des documentations techniques pour l'exploitation de GAMIT sur la plateforme de grille de calcul
– participer à la valorisation et la communication des résultats scientifiques
– prévoir des déplacements chez nos partenaires en Europe

Compétences
– très bonnes connaissances en géodésie spatiale, en particulier en GPS
– bonne connaissance du logiciel d'analyse de données GAMIT avec expérience souhaitée
– bonne maîtrise du système Linux et du scripting (bash, csh et python)
– bonne maîtrise de l'anglais oral et écrit
– aptitude à travailler en interaction avec une équipe et dans un environnement international
– bonne connaissance en Sciences de la Terre
– notion de base sur les outils et applications des grandes puissances de calcul

Niveau exigé
Diplôme d'ingénieur ou Master en géodésie ou géophysique

Environnement de travail et salaire
Le/la candidat(e) sera intégré(e) à l'équipe « Cycles sismiques et déformations transitoires » du laboratoire de recherche ISTerre (www.isterre.fr) à Grenoble sur le domaine universitaire. Il/elle travaillera avec un groupe de 7-8 chercheurs, ingénieurs et étudiants impliqués dans ce projet, et aura également des interactions très fortes avec l'atelier métier « informatique » du laboratoire. Ceci permettra à l'ingénieur de bien s'intégrer avec ses homologues informaticiens et de partager les connaissances en terme de ressources informatiques et de méthodes.
Type de contrat : CDD 12 mois temps plein (avec possibilité de renouvellement de 12 mois). La rémunération est fonction de votre expérience (niveau Ingénieur d'Etude). Début de contrat le 8 février 2016.

Pour candidater : Envoyer un CV et une lettre de motivation par mail à Anne Socquet (mail : Anne.Socquet ujf-grenoble.fr, tel : 04.76.63.52.08) avant le 6 janvier 2016.

Ingénieur en calcul scientifique (CDD IE)

Anaïs SCHNEIDER, Anne SOCQUET — 2015-12-05T15:04:18Z

Activités
– analyser les données GNSS (GPS) EPOS avec le logiciel GAMIT, en suivant des stratégies d'analyse pré-définies

lancer les calculs journaliers de sous-réseaux sur le centre de calcul intensif CIMENT (www.ciment.fr) en utilisant l'outil CiGRI de gestion de campagnes de traitement
suivre les exécutions et s'assurer du bon déroulement des calculs
valider les calculs ou les relancer
faire les combinaisons des sous-réseaux et des solutions journalières
développer les interfaces avec les portails GSAC de données et de produits EPOS GNSS

Niveau exigé
Diplôme d'ingénieur ou Master en géodésie ou géophysique

Pour candidater : Envoyer un CV et une lettre de motivation par mail à Anne Socquet (mail : Anne.Socquet ujf-grenoble.fr, tel : 04.76.63.52.08) avant le 6 janvier 2016.

PhD thesis - Deformation across the Andes by InSAR

Anne SOCQUET — 2014-01-20T14:02:47Z

summary:

In the area extending from Antofagasta in North Chile to Arequipa in South Peru, a large subduction earthquake is pending since the end of the 19th century. In the metropolitan region of Lima, the last big earthquake occurred in 1746. These regions therefore constitute well-identified seismic gaps. The recent earthquakes in Chile in 2010 and in Japan in 2011 showed how important it is to know the interseismic loading to estimate the characteristics of the next earthquake. Indeed, the lateral variations of coupling allow identifying on one hand the coupled zones that will relax the accumulated stress during a future large earthquake and, on the other hand, the weakly coupled zones that should act as a barrier to the earthquake propagation.

Observing the surface deformation of the overriding plate allows retrieving the variations of the interseismic loading. However, in the case of the south American subduction, the deformation associated with the seismic cycle, elastic and reversible, is merged together with the internal deformation within the overriding plate. This scrambles the estimation of the interseismic loading on the subduction interface. On the other hand, characterizing the small permanent intraplate deformation is critical to test models of recent evolution of the Andean belt. It is therefore mandatory to perform a large scale mapping of the deformation, in order to determine what are the active structures in the upper plate, and how the lithospheric deformation is distributed on the various faults across the Andes.

So far, only GPS data allowed tackling these large-scale intracontinental deformation subjects. Now, ALOS2 and Sentinel satellites should acquire a dense SAR data flow in ScanSAR mode, along long strips of 400km wide. We therefore face a unique opportunity to easily cover large zones affected by intracontinental deformation. Our team has acquired lately a unique expertise in France to map tiny, space-time variations of the deformation in different tectonic contexts (subduction and large continental faults). Provided additional developments of our NSBAS software to adapt it to new satellital data, we think that multi-timescale SAR interferometry techniques applied to massive data sets are now ready to monitor large scale tectonic deformation.

This PhD subject is also based on continuous GPS networks ( 40 stations in Chile and Peru). These ground data should validate large-scale deformation measured with InSAR that, on the other hand, should provide us with a spatially continuous map of the deformation.

The scientific work during the PhD thesis will be separated into three parts:
1. The first step will be dedicated to the exploitation of existing Scan-SAR archive issued from Envisat and Alos satellites. In this goal, the PhD candidate should test ScanSAR modulus of ROI_PAC/GMTSAR and integrate them into our own processing chain NSBAS, that includes the following improvements: SLC images coregistration, tropospheric effects mitigation using ERA-Interim meteorological model, DEM errors correction and time series inversion. L-band data are prone to ionospheric effects, that we plan to reduce with different methods (band-splitting processing and image correlation).
2. The second step will be dedicated to the processing of the data flow issued from Sentinel and ALOS2 satellites, to be launched in 2014. Here again, an adaptation of our processing chain is required in order to integrate the new data formats.
3. Finally the PhD candidate will use his strain rate maps to constrain the interseismic coupling and visco-elastic models of the deformation through the Andes.

This PhD thesis should bring a significant and original contribution to our understanding of coupling mechanisms on the subduction interface, and of lithospheric deformation in this major orogene. Moreover it will permit methodological developments that should eventually allow processing routinely the data flow generated by the new generation of SAR satellites.

The access to satellital data will be made possible through existing projects between the PhD advisers and space agencies:
– Envisat data: ESA AOE720 project, PI A. Socquet & MP Doin: « Survey of large surface deformation in the Chile-Peru Seismic Gap (South America), using ASAR interferometry »
– ALOS data : ALOS-2 project, PI A. Socquet (id_20121031_00018582) « Monitoring crustal deformation in the Central Andes : Nazca – South America subduction and sub-Andean ranges »
– Sentinel access: open access, participation top CEOS seismic Pilot where the Andes have been defined as a major interest area, which guarantees a data flow available over the area.

contacts: anne.socquet ujf-grenoble.fr; marie-pierre.doin ujf-grenoble.fr; ocavalie geoazur.unice.fr

pour candidater: lien vers le site du CNES, rubrique "Sciences utilisatrices des moyens spatiaux" (SUMS)

PhD thesis - Deformation across the Andes by InSAR

Anaïs SCHNEIDER, Anne SOCQUET — 2014-01-20T14:02:47Z

summary:

contacts: anne.socquet ujf-grenoble.fr; marie-pierre.doin ujf-grenoble.fr; ocavalie geoazur.unice.fr

pour candidater: lien vers le site du CNES, rubrique "Sciences utilisatrices des moyens spatiaux" (SUMS)

Au Nord Chili, les structures andines contrôlent l'étendue d'un futur tremblement de Terre

Anne SOCQUET — 2013-05-02T07:44:09Z

Grâce à la combinaison de techniques de géodésie spatiale (InSAR et GPS), une équipe internationale, dont fait partie Anne Socquet, physicien adjoint à ISTerre, a mesuré, avec une résolution sans précédent, la déformation intersismique dans la région du Nord Chili où un futur grand tremblement de terre de subduction pourrait se produire. Ces travaux sont publiés ce mois-ci dans la revue Nature Geoscience.

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Au Nord Chili, les structures andines contrôlent l'étendue d'un futur tremblement de Terre

Anne SOCQUET — 2013-05-02T07:44:09Z

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