4- Description of Geodetic Solution

The projection of our measurements in the global reference system (ITRF) was conducted using different techniques : CATREF software (used for combining different data sets to realize the ITRF), and GLOBK (Kalman filtering of epoch measurements), after the initial GPS measurements processing done with the GAMIT (GPS At MIT) software. We used those different techniques to assess the level of coherence and internal precision of the data set. The ultimate solution is produced by combining daily coordinates produced by free network solutions, by the mean of daily 7 parameters (Helmert) transformations to the reference frame. We used both ITRF96 and ITRF97 and produce comparisons. In order to constrain this refernce frame we were conducted to use a certain number of additional stations, outside the Antarctic plate itself.

5a- Temporal Series at Dumont d'Urville (Terre Adélie)
The carefull analysis of temporal series allow to obtain horizontal and vertical velocities for stations with at least 3 years of data. Some of them exhibit non-linear behaviour for different reasons, either the state of the antenna and/or the mounting device including the monument or true ground motion.
The temporal series for Dumont d'Urville Show the effect of the Magnitude Mw=8.1 earthquake, which took place under the Balleny Islands (600 kms away), march 25th, 1998. At this date, the position of the station was ofset by approximately 1 cm. This displacement is slightely less than the modelled co-seismic displacement using Okada's formule in elastic homogeneous half-infinite space, but quite coherent in direction. Of course, it is the velocity corrected for this "step displacement" which is used to quantify the solid rotation pole of the Antarctic plate.

5b- Horizontal Velocities and Antarctic Plate Rotation Pole
All the stations located on the Antarctic plate exhibit very coherent velocities very much in agreement with the rotation of a rigid block : the undeformed Antarctic plate. We estimate the pole of rotation located by 62° North latitude and 147° West longitude, with an angular rotation speed of 0.26 °/Myr.
On the figure, the red arrows stand for our solution, when the green arrows depict the velocities corresponding to a rigid rotation around a given pole (green dot circled in red), and the blue arrows depict the residual velocities : the difference between the measured velocities and the predicted velocities based on the rigid rotation. One realize the very good agreement with the model by looking at the blue arrows (residual) which are below a couple of mm/yr everywhere. Therefore, it can be stated that the Antarctic plate is rigid at this level (2mm/yr) of precision. It should be noted that O'higgins at the tip end of the peninsula is an exeption.
One can also realize that the estimated pole, differs from the Nuvel-1a (brown dot on the figure). An independant computation (Heflin et al., 1999) using Australian data also suggest a new rotation pole for Australia. The absolute poles for those 2 plates differ significantly from the Nuvel-1a estimates, but the relative motion between Antarctica and Australia remains unchanged whether one looks at the Nuvel-1a pair of poles or our new estimates. Since this relative motion is the only strong constraint (it is given by the magnetic anomalies and the transform fault azimuth at the ridge between the two plates), we iestimate this fact is a good validation of our results.

5c- Comparison with DORIS System
The french positioning system DORIS also give displacement velocities for antarctic stations. (Crétaux et al., 1998). In this case also a pole of rotation can be determined, and residuals with respect to this rigid rotation. The DOIS pole is almost identical to the Nuvel-1a pole, but residuals are more important and reach 5 mm/yr on 3 stations. This may indicate that DORIS velocities are either less precise than GPS velocities or affected by local "errors" like unstable benchmarks. The fact that One finds a pole similar to Nuvel-1a indicates that DORIS can produce a reasonnably good reference system, independant from GPS.

Parmi les vitesses verticales sur le continent antarctique, la plus élevée, dans le sens d'une surrection importante, est celle observée sur cette même station de O'Higgins, avec 25 ⁺/_- 12 mm/an. Ce mouvement est trop important, comparé aux autres vitesses verticales des stations antarctiques, pour ne traduire que du rebond visqueux. Il indique certainement une remontée élastique d'au moins 10 à 15 mm/an, correspondant à une évacuation glaciaire actuelle importante au voisinage de la Péninsule. L'application d'une modélisation simple à partir de disques représentant la charge de glace, permet d'évaluer la diminution de l'épaisseur de glace nécessaire pour provoquer un rebond vertical de 1 cm/an à O'Higgins. Si cette diminution est uniforme sur l'ensemble de la Péninsule, il faudrait qu'elle atteigne 65 à 70 cm/an, chiffre important par rapport aux évaluations courantes des modèles, mais qui reste possible, et même comparable à des valeurs locales (par exemple celles du scénario J92 de (Jacobs et al., 1992). Un tel mouvement constitue une indication importante et nouvelle d'une accélération sensible de l'évacuation glaciaire sur la Péninsule.
Paradoxalement, il est difficile d'obtenir des mesures directes fiables de l'ablation des plate-formes, qui soient représentatives du comportement glaciaire sur l'ensemble de la Péninsule. On y a cependant constaté depuis le début des années 90 une accélération du vêlage, avec la disparition rapide de plusieurs grandes plates-formes glaciaires, mais les glaciologues hésitent à en déduire une tendance à long terme.
Cette vitesse de remontée importante à O'Higgins vient donc confirmer des observations glaciologiques. Les études de Rignot, 1998b montrent également des vitesses de retrait des lignes d'échouage sur les plates-formes de la Péninsule beaucoup plus rapides que les résultats des modèles, qui servent eux-mêmes de base aux bilans de l'équilibre actuel de la calotte antarctique. On ne dispose pas encore de mesures globales de vitesse de remontée de la croûte d'origine géodésique venant confirmer les résultats de cette étude. Localement, a la station japonaise de Syowa (Kamimuna, 1998), les résultats de plus de 20 ans de mesures de nivellement et de marégraphie, relayées par du GPS, montrent des vitesses de remontée continue de 10 mm/an environ.
Notre résultat constitue donc une première validation géodésique de ces observations glaciologiques. Le fait de ne disposer que d'une vitesse GPS sur la Péninsule empêche des interprétations plus détaillées. L'installation mi-1998 d'une seconde station GPS permanente à la station de Palmer devrait permettre d'obtenir d'ici quelques années une autre vitesse verticale sur la côte Ouest de la Péninsule. Par la suite, il faudrait disposer de données plus nombreuses, couvrant si possible l'ensemble de la Péninsule, qui devraient fournir une cartographie plus complète du mouvement de rebond élastique, et donc des zones principales d'évacuation glaiciaire. La fiabilité des vitesses verticales GPS dépend en grande partie de la façon dont les données ont été obtenues.
Les variations saisonnières très importantes, détectées sur la composante verticale de O'Higgins, confirment la présence d'un mouvement de rebond élastique. Leur période est de 365 jours exactement, avec une amplitude de 5 cm. Le mécanisme (encore incertain) justifiant des variations d'une telle ampleur devrait faire appel à des variations très importantes de l'évacuation glaciaire sur la Péninsule entre l'été et l'hiver.
Les vitesses verticales GPS sur le reste des stations antarctiques, bien que reflétant un mouvement moins important, et avec des incertitudes du même ordre de grandeur que les vitesses elles-mêmes, indiquent une remontée globale du continent. Un rebond de 10 mm/an environ se situe plutôt vers la limite supérieure des estimations des modèles de rebond post-glaciaires, montrant ainsi que la relaxation visqueuse provoquée par la dernière déglaciation sur l'Antarctique est encore effective. Le fait de ne pas détecter de divergence horizontale claire accompagnant ce mouvement vertical peut être attribué à l'incertitude sur les vitesses résiduelles horizontales par rapport à la rotation de plaque tectonique rigide. Une vitesse inférieure à 2 mm/an, conforme aux prédictions des modèles ICE-3G, LC79 ou D91, passerait inaperçue parmi les résidus horizontaux du même ordre de grandeur.

• en rouge les vitesses des stations sur la plaque Antarctique
  
• en vert les vitesses des stations sur les autres plaques.

vitesses en plan : les flèches pointant toutes vers l'extérieur indiquent une surrection générale

vitesses en coupe : altitude en fonction de la latitude. les barres grises verticales indiquent l'incertitude sur les vitesses