20.06.2019

Kugel oder Kartoffel?

Satellitendaten ermöglichen bislang genaueste Bestimmung des irdischen Schwerefeldes.

Die Erdanziehungskraft schwankt von Ort zu Ort. Dieses Phänomen nutzt man, um geodynamische und klimatologische Prozesse zu beobachten. Mithilfe satelliten­gestützter Aufzeichnungen lassen sich Schwere-Schwankungen und damit räumliche und (jahres)zeitliche Massen­verlagerungen auf und in der Erde dokumentieren. Daraus lassen sich Schwerefeld­modelle berechnen, mit denen Forscher beispielsweise das Ansteigen des Meeresspiegels oder das Abschmelzen der Gletscher verfolgen, regionale Grundwasser­vorkommen näher untersuchen oder die Ozean­strömungen analysieren. 
 

Abb.: Die Grafik zeigt – basierend auf GOCO06S – den Eismassenverlust in...
Abb.: Die Grafik zeigt – basierend auf GOCO06S – den Eismassenverlust in Grönland. (Bild: IFG / TU Graz)

Nun veröffentlichte ein Team des Instituts für Geodäsie der TU Graz ein neues, kombiniertes Schwerefeld­modell: das Modell namens GOCO06S stellt Massen­änderungen auf und unter der Erd­oberfläche in einer noch nie dagewesenen Präzision dar. Der Name verweist auf die Initative Gravity Observation Combination (GOCO), in deren Rahmen das Modell gemeinsam mit internationalen Partnern entwickelt wurde. Das Konsortium kombinierte 1,16 Milliarden Messdaten, die von neunzehn Satelliten aufgezeichnet wurden. 

„Durch die Kombination der Daten können die Stärken der einzelnen Messverfahren optimal ausgenutzt werden. Damit ist es uns möglich, Änderungen im Schwerefeld in der Größen­ordnung von einem Millionstel der mittleren Erd­anziehungskraft zu detektieren“, erklärt Torsten Mayer-Gürr, Leiter der Abteilung für theoretische Geodäsie und Satelliten­geodäsie am Institut für Geodäsie der TU Graz. Auf terrestrische Daten wurde bewusst verzichtet, um global eine gleichmäßige Genauigkeit zu gewährleisten. Im Vergleich zum Vorgängermodell haben sich die Ergebnisse damit deutlich um 25 Prozent verbessert.

Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich unter anderem mit der Bestimmung des zeitlich veränderlichen Erd­schwerefeldes sowie mit der Auswertung von Schwerefeld­messungen. Das Grazer Team prozessiert Rohdaten aus Satelliten­missionen und stellt Schwere­feldlösungen für die wissenschaftliche Gemeinschaft zur Verfügung. „Unsere Modelle werden zum Beispiel auch in der Erforschung großer Hochwasser­ereignisse verwendet“, nennt Mayer-Gürr ein Einsatzgebiet. 

Die GOCO-Initiative besteht seit 2009. Ziel ist es, durch die Kombination vieler verschiedener Datenquellen hoch genaue und hoch aufgelöste globale Schwerefeld­modelle zu errechnen. 2010 konnte mit dem Modell GOCO01s die weltweit erste Kombinations­lösung aus den Missionen GRACE und GOCE berechnet werden. Die neueste Modellgeneration GOCO06s kombiniert die Daten von GRACE, GOCE sowie von den kinematischen Low-Earth-Orbit Satelliten CHAMP, SWARM, TerraSAR-X, TanDEM-X und den Lasersatelliten LAGEOS1/2, Ajisai, Stella, Starlette, LARES, LARETS, Etalon1/2 und BLITS. 

TU Graz / DE
 

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