Globale Schwerefeldbestimmung

Schriftenreihe
des Instituts für Geodäsie

Heft 60-1 / 2000


 
Globale Schwerefeldbestimmung
aus Satellitenbahnstörungen:
Status, Anwendung und Entwicklungsmöglichkeiten
mit der CHAMP-Satellitenmission

Peter SCHWINTZER
 

In: CASPARY, Wilhelm / HEISTER, Hansbert / SCHÖDLBAUER, Albert / WELSCH, Walter (Hrsg.) [2000]:
25 Jahre Institut für Geodäsie.
Teil 1:  Wissenschaftliche Beiträge und Berichte.
Schriftenreihe des Studiengangs Geodäsie und Geoinformation der Universität der Bundeswehr München, Heft 60-1, Neubiberg, S. 305-316.
 



Zusammenfassung

Globale Modelle des äußeren Erdschwerefeldes werden, was die großräumigen Strukturen betrifft, aus gravitativen Bahnstörungen erdumkreisender Satelliten abgeleitet. In das aktuellste am GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) in Kooperation mit 'Groupe de Recherche de Géodésie Spatiale' (GRGS), Toulouse, berechnete globale Schwerefeldmodell GRIM4-S4 sind Bahnbeobachtungen von 34 Satelliten mit Flughöhen zwioschen 800 km und 20000 km eingeflossen. Auflösung und Genauigkeit globaler Schwerefeldmodelle werden begrenzt durch die mit der Flughöhe abnehmende Sensitivität und durch mangelnde Beobachtungsüberdeckung bogengestützter Satellitentrackingverfahren. GRIM4-S4 hat eine räumliche Auflösung an der Erdoberfläche von ca. 500 km bei einer Genauigkeit von 1 m im Geoid und 5 mgal in der Schwere.

Neben Anwendungen in der Geodäsie, wo die Grobstruktur des Schwerefelds die Grundlage für die höherauflösende Detailmodellierung aus Altimetrie und Gravimetrie bildet, haben Schwerefeldmodelle große Bedeutung in der Geophysik bei der Interpretation für Modelle über Aufbau und Dynamik des Erdkörpers und in der Ozeanographie, wo das Geoid als Referenzfläche für die Bestimmung der Meerestopographie aus Satellitenaltimetrie genutzt wird. Aus der Meerestopographie lassen sich direkt die absoluten geostrphischen Meeresströmungen ableiten, die Eingang in globale Klimamodelle finden.

Die heutigen globalen Schwerefeldmodelle werden den Anforderungen an Genauigkeit und räumlicher und insbesonders zeitlicher Auflösung nicht gerecht. Fortschritte sind durch sehr niedrigfliegende Satelliten in Verbindung mit raumgestützten Trackingverfahren zu erzielen. Ein Durchbruch ist von der geplanten u.a. speziell auf die Schwerefeldbeobachtung ausgerichteten deutschen Satellitenmissionen CHAMP [CHAllenging Minisatellite Payload] zu erwarten (Start Mitte 1999).

Der durch CHAMP zu erwartende Genauigkeitssprung um mehr als eine Größenordnung gegenüber den jetzigen Schwerefeldmodellen ist auch essentiell, um die betragsmäßig kleinen zeitlichen Änderungen aufgrund großräumiger Massenumverteilungen nahe der Erdoberfläche zu erfassen, die ihre Ursache in postglazialen Ausgleichsprozessen, Meeresspiegeländerungen und hydrologischen und atmosphärischen Schwankungen haben.

Weitere dedizierte Schwerefeldsatellitenmissionen, wie z.B. GRACE [Gravity Recovery And Climate Experiment] (NASA) und GOCE [Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer] (ESA), sind in Vorbereitung, um sukzessive die Genauigkeit und die räumliche und zeitliche Auflösung bei der Schwerefeldmodellierung zu steigern.
 



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