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TU Berlin

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SPOT: Short Period Ocean Tide in earth rotation

Arbeitsgruppe

  • Leiter: Harald Schuh (TUB, GFZ)
  • Wissenschaftliche Mitarbeiter: Maria Karbon (GFZ)

Zusammenfassung

Lupe

Kurzperiodische Fluktuationen der Erdrotation, gemessen als Erdrotationsparameter (ERP), werden vorwiegend durch tägliche und subtägliche Meeresgezeiten hervorgerufen. Weitere Ursachen sind thermische Gezeiten der Atmosphäre, angetrieben durch die tägliche Sonneneinstrahlung, und der Effekt des lunisolaren Drehmoments auf die dreiachsige Figur der Erde, bekannt als Libration. Die detaillierte Beschreibung hochfrequenter ERP Variationen ist wesentlich für diverse Probleme der Parameterschätzung in der Weltraumgeodäsie, wie z.B. die Auswertung spezieller VLBI (Very Long Baseline Interferometry) Messungen oder die GNSS (Global Navigation Satellite Systems) Bahnbestimmung.

Zahlreiche Studien zu hochfrequenten ERP Schwankungen, beobachtet mittels GNSS oder VLBI, offenbaren signifikante Abweichungen zwischen der Beobachtungsrealität und dem aktuellen konventionellen Modell für ozeangezeiteninduzierte Erdrotationschwankungen. Das vorrangige Ziel des Projektes SPOT ist die Entwicklung eines hochgenauen Modells für den Einfluss kurzperiodischer Ozeangezeiten auf die Erdrotation, das den Anforderungen moderner geodätischer Forschung und Praxis entspricht.

Das Modell wird aus dem neuen globalen Ozeangezeitenmodell EOT11a abgeleitet. EOT11a wird am DGFI (Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut) mittels empirischer Analyse der Daten mehrerer Altimetrie-Satelliten aus fast zwei Dekaden bestimmt. Da EOT11a als empirisches Modell nicht die - maßgeblich zur Anregung der Erdrotation beitragenden - Strömungsgeschwindigkeiten enthält, ist deren Berechnung aus den Gezeitenhöhen einer von drei Hauptarbeitsbereichen des Projektes. Der zweite Schlüsselaspekt ist die Konvertierung des ozeanischen Gezeitendrehimpulses in entsprechende ERP Änderungen, unter Verwendung aktualisierter Transferfunktionen. Eine besondere Neuerung dabei ist die Berücksichtigung der Reaktion der Erde auf die Meeresgezeitenauflast, basierend auf einem realistischen Erdmodell mit anelastischem Mantel.

Der dritte Projektteil behandelt den Einfluss von Nebentiden. Gezeitenmodelle liefern üblicherweise nur acht Hauptgezeitenterme, während kleinere Tiden über Admittanzannahmen eingeführt werden müssen. Im vorliegenden Projekt sollen ausgewählte Nebenterme und die resultierenden ERP Variationen direkt aus Altimetriedaten abgeleitet werden. Die aktive Einbindung eines der Hauptentwickler von EOT11a in Projekt SPOT erlaubt eine enge Zusammenarbeit von Erdrotations- und Ozeangezeitenmodellierern und ermöglicht in einzigartiger Weise eine kontinuierliche Anpassung und iterative Verfeinerung des ERP Modells. Eine Modellvalidierung mit VLBI Daten kann in jeder Projektphase durchgeführt werden, da am Institut des Antragstellers eine leistungsfähige VLBI-Auswertegruppe existiert. Zusätzlich zu seiner Relevanz für die Auswertung von Daten der Weltraumgeodäsie wird ein neues Modell der ozeangezeitenbedingten ERP Schwankungen das Studium von Sekundäreffekten, wie Libration und thermische Gezeiten der Atmosphäre, unterstützen und somit die Erdsystemforschung fördern. Da das Modell auch Teil der Transformation zwischen terrestrischem und himmelsfestem Referenzsystem ist, die für alle präzisen Navigationsaufgaben im All benötigt wird, sind die Ergebnisse des Projektes selbst über den wissenschaftlichen Bereich hinaus von signifikanter Bedeutung.

   

Publikationen

  • Martinec, Z. and Hagedoorn, J.M.: The rotational feedback on linear-momentum balance in glacial isostatic adjustment. Geophys. J. Int. 199, 1823–1846, doi:10.1093/gji/ggu369, 2014. (Green OA)
  • Teke,K. ,Böhm, J., Madzak, M., Kwak, Y. and Steigenberger, P.: GNSS zenith delays and gradients in the analysis of VLBI intensive sessions. Advances in Space Research, 56 (8), 1667–1676, doi:10.1016/j.asr.2015.07.032, 2015. (No OA)
  • Madzak, M., Schindelegger, M., Böhm, J., Bosch, W. and Hagedoorn, J.: High-frequency Earth rotation variation deduced from altimetry-based ocean tides. J. Geodesy. , doi:10.1007/s00190-016-0919-4, Online First, 2016. (Hybrid OA)
  • Böhm, J., Böhm, S., Krasna, H., Madzak, M., Nilsson, T., Plank, L., Raposo Pulido, V., Schuh, H., Soja, B., Sun, J., Teke, K. and Tierno Ros, C.: Vienna Special Analysis Center Annual Report 2012. IVS Annual Report (2012), 325 - 328.(IVS Annual Report)
  • Böhm, J., Böhm, S., Hellerschmied, A., Hofmeister, A., Krasna, H., Madzak, M., Plank, L., Soja, B., Sun, J. and Tierno Ros, C. Vienna Special Analysis Center Annual Report 2013. IVS Annual Report (2013), 330 – 333. (IVS Annual Report)
  • Madzak, M., Böhm, S., Böhm, J., Bosch, W., Hagedoorn, J. and Schuh, H.: A new empirical ocean tide model for improved high frequency Earth rotation variations. IVS 2014 General Meeting Proceedings, Science Press, Beijing, China, ISBN 978-7-03-042974-2, 2014.
  • Böhm, J., Krasna, H., Böhm, S., Choliy, V., Hellerschmied, A., Hofmeister, A., McCallum, J., Karbon, M., Madzak, M., Mayer, D., Nilsson, T., Plank, L., Shabala, S., Soja, B., Sun, J. and Teke, K.: Vienna VLBI Software (VieVS): Current Status and Future Plans. IVS 2014 General Meeting Proceedings, Science Press, Beijing, China, ISBN 978-7-03-042974-2, 2014.
  • Böhm, J., Böhm, S., Girdiuk, A., Hellerschmied, A., Hofmeister, A., Krasna, H., Kwak, Y., Landskron, D., Madzak, M., Mayer, D. and Schönberger, C. Vienna Special Analysis Center Annual Report 2014, IVS Annual Report (2014), 278 – 281. (IVS Annual Report)

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