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Nacheiszeitliche Landhebung als Vergleichsgebiet für GRACE

Grace Tandem-Satellitenmission. Quelle: ESA, Astrium.
Grace Tandem-Satellitenmission. Quelle: ESA, Astrium.

Mit Hilfe von Schweremessungen auf der Erdoberfläche und aus dem Weltall wird das Schwerefeld modelliert. Erst mit einem genauen Schwerefeld können viele Prozesse im Erdinneren und auf der Erdoberfläche besser verstanden werden. Ändert sich das Schwerefeld, so ist dies mit Massenvariationen im System Erde verbunden. Als Ursache hierfür können zum Beispiel in Frage kommen:

  • Änderungen des Meeresspiegels bzw. des kontinentalen Wasserhaushalts,
  • Abschmelzen von Eismassen,
  • Änderungen in tektonisch aktiven Gebieten.

Die Satellitenmission GRACE dient u.a. dazu, großräumige zeitliche Änderungen des Erdschwerefeldes zu untersuchen. Seit März 2002 befinden sich zwei baugleiche Satelliten in einer Umlaufbahn um die Erde. Die beiden hintereinander fliegenden Satelliten, die sich in einem Abstand von ca. 200 km verfolgen, reagieren empfindlich auf Schwerefeldänderungen. Aus Distanzmessungen zwischen den beiden Satelliten, die genauer als ein Zehntel eines menschlichen Haares sind, wird das Schwerefeld abgeleitet.

Um die Zuverlässigkeit der GRACE-Ergebnisse zum zeitvariablen Schwerefeld zu überprüfen, wird eine Validierung mit Hilfe eines unabhängig erfassten geodynamischen Phänomens vorgenommen. Eine Möglichkeit besteht darin, die GRACE-Ergebnisse mit Schwerefeldänderungen zu vergleichen, die mit terrestrischen Methoden bestimmt werden („ground truth“). In Europa stellt die nacheiszeitliche Landhebung in Fennoskandien eine einzigartige Möglichkeit dar, die GRACE-Ergebnisse mit einer gleichzeitigen terrestrischen Vermessung zu unterstützen. Mittels der terrestrischen Absolutgravimetrie und kontinuierlichen GPS-Registrierungen wird dies erreicht.

Von 2003 bis 2008 wurden vom Institut für Erdmessung jährlich Absolutschweremessungen auf 34 verschiedenen Stationen im Landhebungsnetz durchgeführt. Schwereänderungen aufgrund von Massenumverteilungen wurden für 9 Stationen aus terrestrischen Vermessung abgeleitet, die in Abbildung 1 als schwarze Balken dargestellt sind. Die Ergebnisse aus den monatlichen GRACE-Lösungen (2002 bis 2008) sind als farbige Fläche gekennzeichnet. Für Stationen im Landhebungszentrum, in dem ein großes Änderungssignal erwartet wird, zeigen beide Resultate im Mittel eine sehr gute Übereinstimmung.

 

 

Schwereänderungen in Fennoskandien
Abbildung 1: Lineare Schwereänderungen in Fennoskandien, die aus GRACE-Schwerefeldmodellen (2002 bis 2008, farbige Fläche) und aus terrestrischer Vermessung (schwarze Balken) abgeleitet wurden.

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