Einfluss nicht-gezeiten-bedingter Auflasteffekte durch Atmosphäre, Ozean und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen

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1 Einfluss nicht-gezeiten-bedingter Auflasteffekte durch Atmosphäre, Ozean und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen S. Franke (1), Ole Roggenbuck (1), D. Thaller (2), R. Dach (3), P. Steigenberger (4) (1) Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG), Frankfurt a.m. (jetzt Jade Hochschule Wilhelmshaven / Oldenburg / Elsfleth) (2) Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG), Frankfurt a.m. (3) Astronomisches Institut, Universität Bern (AIUB), Schweiz (4) Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Geodätische Woche 2015, , Session GGOS

2 Motivation Massenumverteilungen in Atmosphäre, Ozean und Hydrologie bewirken Verschiebungen von Referenzpunkten auf der Oberfläche Veränderungen im Schwerefeld Insbesondere in der Höhenkomponente können Variationen im cm-bereich auftreten Nicht-gezeiten-bedingte Einflüsse werden in bisherigen Referenzrahmen nicht berücksichtigt Vorteile von GNSS: Gute globale Verteilung Lange Beobachtungsreihen und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 2

3 Generierte Lösungen Bernese GNSS Software Version 5.3 Prozessierter Zeitraum: Tageslösungen Beobachtungen und Orbits: CODE Repro2 für den ITRF2013 (bzw. ITRF2014) Gravitation: GFZ GRACE AOD Release05 Nicht-gezeiten-bedingte Auflastmodelle vom NASA GSFC: Auflast Räuml. Auflösung Zeitl. Auflösung Modell NTAL 2.5 x h NCEP CWSL 1 x 1 1 Monat GLDAS / NOAH 1 NTOL 1 x 1 12 h ECCO1 / JPL Berücksichtigung von nicht-gezeiten-bedingten Auflasten auf Beobachtungsebene 5 Lösungen: ohne Modell (Referenz), jedes Einzelmodell (NTAL, CWSL, NTOL), Kombination (CMB = NTAL + CWSL + NTOL) und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 3

4 Stationszeitreihen Globale Verteilung der Stationen mit RMS-Reduzierung in Up-Richtung Lösung: CMB und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 4

5 Stationszeitreihen Modell Verb. Stationen [%] Min. Verbesserung [%] North Max. Verbesserung [%] Mittlere Verbesserung [%] CMB NTAL CWSL NTOL East CMB NTAL CWSL NTOL Up CMB NTAL CWSL NTOL und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 5

6 Stationszeitreihen Up-Richtung 60 CMB NTAL NTOL CWSL Verbesserung des RMS zur Referenz [%] ,35 1,08 1,83 4,77 29,02 81,05 259,38 480, ,56 Abstand zur Küste [km] und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 6

7 Geozentrum Referenz CMB NTAL CWSL NTOL X-Koordinate Z-Koordinate Modell Amplitude jährliches Signal [mm] Referenz 2.41 X Verbesserung zu Referenz [%] CMB NTAL CWSL NTOL Referenz 3.91 CMB NTAL CWSL NTOL Referenz 5.22 CMB NTAL CWSL NTOL Y Z und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 7

8 Geozentrum ToDo: Differenzen X-Koordinate 1 Differenzenplot Überlagerte Ergebnisse des Amplitudenspektrums Modell Mittelwert [mm] RMS [mm] X CMB NTAL CWSL NTOL NTAL+CWSL+NTOL Y CMB NTAL CWSL NTOL NTAL+CWSL+NTOL Z CMB NTAL CWSL NTOL NTAL+CWSL+NTOL und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 8

9 Erdorientierungsparameter Differenzen - X-Pol und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 9

10 Erdorientierungsparameter Modell Mittelwert [µas]/[ns/d] X-Pol RMS [µas]/[ns/d] CMB NTAL CWSL NTOL NTAL+CWSL+NTOL Y-Pol CMB NTAL CWSL NTOL NTAL+CWSL+NTOL LOD CMB NTAL CWSL NTOL NTAL+CWSL+NTOL und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 10

11 Zusammenfassung Stationskoordinaten: Bei einem Großteil von Stationen werden periodische Variationen verringert Geozentrum: Verringerung der jährlichen Schwankungen in X- und Y-Richtung, Vergrößerung in Z-Richtung Modelle addieren ihren Einfluss Erdorientierungsparameter: Geringer Einfluss durch Auflastmodelle Modelle addieren ihren Einfluss, Ausnahme: LOD Möglichkeit zur Verbesserung: Modellierung der Auflastverschiebungen direkt für die Beobachtungsstationen Interpolationsfehler werden beseitigt ToDo: Weitere Untersuchungen mit Modellen anderer Institute Sollten berücksichtigt werden, um dem angestrebten Ziel des GGOS von einer globalen Genauigkeit < 1mm näher zu kommen und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 11

12 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt Bundesamt für Kartographie und Geodäsie Referat G1 Richard-Strauss-Allee Frankfurt Ansprechpartner Daniela Thaller Tel. +49 (0) Diese Arbeit wurde durch die DFG im Rahmen des Forschungsprojektes (FOR1503) Space-Time Reference Systems for Monitoring Global Change and for Precise Navigation in Space unterstützt. und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 12

13 Stationszeitreihen RMS-Verbesserungen und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 13

14 Stationszeitreihen RMS-Verbesserungen Globale Verteilung der Stationen mit RMS- Verbesserung in North-Richtung Lösung: CMB und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 14

15 Stationszeitreihen RMS-Verbesserungen Globale Verteilung der Stationen mit RMS- Verbesserung in East-Richtung Lösung: CMB und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 15

16 Stationszeitreihen JOZ2 Verringerung des RMS um % und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 16

17 Stationszeitreihen LPAL Vergrößerung des RMS um 2.85 % und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 17

18 Geozentrum - Amplituden Y-Koordinate und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 18

19 Geozentrum Y-Koordinate und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 19

20 Geozentrum Z-Koordinate und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 20

21 Erdorientierungsparameter Differenzen Y-Pol und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 21

22 Erdorientierungsparameter Differenzen: LOD und Hydrologie auf globale GNSS-Lösungen Seite 22