Motivation

Mit der Satellitengradiometriemission GOCE (Gravity Field and Steady State Ocean Circulation Explorer) wurde im März 2009 die erste Kernmission des Programms "Living Planet" der European Space Agency (ESA) gestartet. Das Hauptziel dieser Mission ist die Bestimmung der statischen Komponente des Erdschwerefeldes mit bislang global nicht erreichter Genauigkeit von 1-2 cm (Geoid) bzw. 1 mGal (Schwere) bei einer Auflösung von mindestens 100 km durch innovative Sensor- und Satellitentechnologien. Insbesondere ist der erstmalige Einsatz eines Gradiometers hervorzuheben, mit dessen Hilfe die zweiten Ableitungen des Gravitationspotentials der Erde gemessen werden. Das Verbundvorhaben REAL GOCE wird als Teil des BMBF-Sonderprogramms „GEOTECHNOLOGIEN“ gefördert. Ziel dieses Zusammenschlusses deutscher Forschungs- und Universitätsinstitute ist die vollständige Implementierung und Durchführung der gesamten GOCE-Datenprozessierungskette. Dabei lassen sich die individuellen Beiträge der Projektpartner in drei Themenschwerpunkte einordnen: die GOCE-Gradientenanalyse und Schwerefeldberechnung, die GOCE-Validation und die GOCE-Kombination. Vom IfE werden Beiträge zu den letzteren beiden Punkten geleistet.

Teilprojekt Qualitätsbeurteilung gemessener GOCE-Gradienten

Im Rahmen dieses Teilprojektes wird die Qualität der GOCE Gradienten überprüft. Aufbauend auf Arbeiten aus den Vorgängerprojekten GOCE‑GRAND I und II, in denen am IfE zwei Ansätze zur Qualitätsanalyse von Gravitationsgradienten entstanden sind, werden diese Validierungsmethoden nun auf Echtdaten angewendet.

Das Ziel beider Ansätze ist die Qualität der Gravitationsgradienten im relevanten Spektralbereich zu bestätigen, bevor diese in eine Schwerefeldprozessierung einfließen.

Bei den Methoden handelt es sich zum einen um ein operationelles Tool zur Quasi-Echtzeit-Validierung von Gravitationsgradienten in Satellitenspurkreuzungspunkten, der sogenannten „cross-over“ (XO) Analyse. Zum anderen wird an der Berechnung von Referenzgradienten aus der Kombination globaler Potentialmodelle mit regionalen terrestrischen Daten gearbeitet und deren Verwendung in externen Kalibrierungsansätzen untersucht.

Mit beiden Ansätzen ist das IfE außerdem im offiziellen GOCE Cal/Val Team der ESA vertreten und hat daher Zugriff auf nahezu alle Produkte unterschiedlicher Daten-Level.

Aktueller Gegenstand der Forschung ist der Einfluss unterschiedlich genauer Positions- und Orientierungsinformation von GOCE und deren Auswirkung auf die Validierungsergebnisse. Weiter wird der Einsatz von Filterverfahren untersucht, mit denen es mit den genannten Methoden möglich ist GOCE-Gravitationsgradienten in dem Spektralbereich zu validieren, für den das Gradiometer optimiert wurde (5 – 100 mHz).

Ergebnisse

Schlussbericht WP210 https://doi.org/10.2314/GBV:746911904 

Referenzen

Brieden P., Müller J. (2014) Cross-Overs Assess Quality of GOCE Gradients. In: Flechtner, F., Sneeuw, N., Schuh, W. D. (eds), Observation of the System Earth from Space – CHAMP, GRACE, GOCE and Future Missions, Advanced Technologies in Earth Sciences, Geotechnologien Science Report No. 20: 123-129, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg. doi: 10.1007/978-3-642-32135-1_16