Forschung und Projekte

REaldaten AnaLyse GOCE (REAL GOCE)

WP150: Topographie und Schweregradienten

In den beobachteten Gravitationsgradienten (zweite Ableitungen des Gravitationspotentials) der im März 2009 gestarteten Satellitengradiometriemission GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) sind hochfrequente Anteile enthalten, welche durch die Anziehung der topographischen (und isostatischen) Massen der Erde induziert werden. Diese kurzwelligen Signalanteile erschweren die weitere Prozessierung der Realdaten wie z.B. bei der regionalen und globalen Schwerefeldmodellierung oder der Kombination mit terrestrischen Schwereanomalien. Die Reduktion der hochfrequenten Feldanteile aus den beobachteten Gradienten wird die Instabilität der Fortsetzung nach unten abschwächen sowie die stochastische Modellbildung vereinfachen. Das primäre Ziel von WP150 besteht in der numerisch effizienten Modellierung und Berechnung der topographischen (und isostatischen) Signale in den Realdaten von GOCE.

Dieses Projekt ist Teil des REAL GOCE Verbundvorhabens im Rahmen des BMBF Geotechnologien-Programms im Themenbereich "Erfassung des Systems Erde aus dem Weltraum III".

Modifikation der Stokes-Funktion bei regionaler Quasigeoidbestimmung

Wird die regionale Quasigeoidbestimmung im Konzept der spektralen Zerlegung mit der “Remove-Compute-Restore“-Technik (RCR) durchgeführt, so wird die nach Molodenskii definierte Schwereanomalie in einen lang-, kurz- und residualen Anteil zerlegt. Die spektrale Zerlegung wird im Remove-Step auf die Schwereanomalie Δg und im Restore-Step auf die zu bestimmende Höhenanomalie ζ angewendet. Der langwellige Anteil wird dabei durch ein Kugelfunktionsmodell dargestellt. Der kurzwellige Anteil wird der Topographie zugeordnet und durch das „Residual Terrain Modelling“ (RTM) auf der Grundlage von digitalen Geländemodellen berechnet. Mit dem Ansatz des RCR können im Restore-Step konsistente lang- und kurzwellige Anteile der Höhenanomalie berechnet werden. Die im Remove-Step erhaltenen residualen Schwereanomalien werden im Compute-Step mittels Anwendung des Stokes-Integrals in den residualen Anteil an den Höhenanomalien umgerechnet (Feldtransformation). Da in Anbetracht der regionalen Ausdehnung des Berechnungsgebietes nicht über die gesamte Erdoberfläche integriert wird, ist die unter dem Integral als Kernfunktion auftretende Stokes-Funktion zu modifizieren, um den entstehenden Abbruchfehler zu minimieren.