GEOHALO Geowissenschaftliche Erdbeobachtung mit HALO im östlichen Mittelmeer

Transkript

1 GEOHALO Geowissenschaftliche Erdbeobachtung mit HALO im östlichen Mittelmeer M. Scheinert, J. Schwabe F. Barthelmes, S. Petrovic, H. Pflug, V. Lesur, A. Gebler A. Geiger

2 Warum ist HALO für die Geowissenschaften interessant? Long Range ermöglicht Datenerfassung in Regionen die abgelegen und schwer erreichbar sind mit spärlicher oder nicht vorhandener Logistik für Flugoperationen in denen terrestrische Vermessungen nicht möglich sind ermöglicht Verbindung von isoliert voneinander existierenden Meßgebieten

3 Warum ist HALO für die Geowissenschaften interessant? Long Range ermöglicht Datenerfassung in Regionen die abgelegen und schwer erreichbar sind mit spärlicher oder nicht vorhandener Logistik für Flugoperationen in denen terrestrische Vermessungen nicht möglich sind ermöglicht Verbindung von isoliert voneinander existierenden Meßgebieten High Altitude ermöglicht in Verbindung mit entsprechend angepasster Fluggeschwindigkeit adäquate Abtastung geowissenschaftlicher Größen Auflösung, Genauigkeit, variable Flugniveaus

4 Warum ist HALO für die Geowissenschaften interessant? Long Range ermöglicht Datenerfassung in Regionen die abgelegen und schwer erreichbar sind mit spärlicher oder nicht vorhandener Logistik für Flugoperationen in denen terrestrische Vermessungen nicht möglich sind ermöglicht Verbindung von isoliert voneinander existierenden Meßgebieten High Altitude ermöglicht in Verbindung mit entsprechend angepasster Fluggeschwindigkeit adäquate Abtastung geowissenschaftlicher Größen Auflösung, Genauigkeit, variable Flugniveaus Jet Aircraft bietet Platz für komplette Suite aerogeophysikalischer Instrumentierung auch in mehrfacher Auslegung bestmögliche Kombination aller Messverfahren in einer Mission Redundanz und gegenseitige Validierung

5 Nutzerkreis HALO Geowissenschaften Formierung im Dezember 2004 seitdem regelmäßige Treffen des Nutzerkreises Interessenten aus Universitäten, Großforschungseinrichtungen und Institutionen des Bundes Geophysik und Geodäsie Sprecher: Mirko Scheinert Juni 2006: nationaler Workshop Aerogravimetrie in Hannover (BGR) Januar 2007: Antragstellung im DFG SPP 1294 Mission GEOHALO Kooperation für Nutzung wissenschaftlicher Geräte Juni 2009: internationaler Workshop Aerogravimetry: Technology and Applications in Dresden (TUD) Koordination der geowissenschaftlichen HALO Missionen und der DFG Projekte erste Mission: GEOHALO

6 GEOHALO Kooperationspartner Technische Universität Dresden (TUD) Institut für Planetare Geodäsie Mirko Scheinert, Joachim Schwabe GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) Sektion 1.3 Schwerefeld und Gravimetrie Franz Barthelmes, Svetozar Petrovic, Hartmut Pflug Eidgenössische Technische Hochschulen (ETH) Zürich Institut für Geodäsie und Photogrammetrie Alain Geiger GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) Sektion 2.3 Erdmagnetfeld Vincent Lesur, Alban Gebler DLR German Space Operations Center (GSOC) Space Flight Technology Dept., R&D Oliver Montenbruck, Rodrigo Rivas GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) Sektion 1.1 GPS/GALILEO Technologien Georg Beyerle, Ralf Stosius, Maximilian Semmling Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), Hannover Ingo Heyde, Uwe Meyer Alfred Wegener Institut für Polar und Meeresforschung (AWI), Bremerhaven Daniel Steinhage

7 GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294 Technische Universität Dresden (TUD) Institut für Planetare Geodäsie Mirko Scheinert, Joachim Schwabe Gravity Field Determination with HALO

8 GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294 Eidgenössische Technische Hochschulen (ETH) Zürich Institut für Geodäsie und Photogrammetrie Alain Geiger Structural and kinematic models of the Aegean based on HALO gravity and magnetic data

9 Warum Zielgebiet östliches Mittelmeer für GEOHALO? wissenschaftliche Fragestellung Region zeichnet sich durch erhöhtes Georisiko aus aktive Tektonik, Erdbeben, Tsunamigefahr Nordanatolische Störungszone 24 mm/y 30 mm/y Hellenische Subduktionszone 18 mm/y 6 mm/y links: tektonische Situation oben: Erdbeben (Verteilung der Epizentren)

10 Warum Zielgebiet östliches Mittelmeer für GEOHALO? wissenschaftliche Fragestellung Region zeichnet sich durch erhöhtes Georisiko aus aktive Tektonik, Erdbeben, Tsunamigefahr Erfassung der Potentialfelder (Schwere, Magnetik) und Nutzung für nachfolgende Analyse und Modellierung (Geoid, Geodynamik) Kombination mit GNSS Methoden für Ableitung weiterer geodätischer und geophysikalischer Größen (dynamische Meeresoberfläche, Troposphärenparameter) hervorragende Grundlage für Vergleich mit unabhängigen Daten (terrestrisch, Satellitendaten)

11 Warum Zielgebiet östliches Mittelmeer für GEOHALO? wissenschaftliche Fragestellung logistische Zielstellung für Jungfernflug der aerogeophysikalischen Instrumentierung auf HALO: Zielgebiet mit hervorragender logistischer Anbindung nach Möglichkeit Flüge von Oberpfaffenhofen aus Ziel: erfolgreicher Einsatz der aerogeophysikalischen Instrumentierung auf HALO Nachweis der Leistungsfähigkeit und wissenschaftlichen Tragfähigkeit

12 Warum Zielgebiet östliches Mittelmeer für GEOHALO? wissenschaftliche Fragestellung logistische Zielstellung GEOHALO: Projekt der geowissenschaftlichen Erdbeobachtung mit Pilotwirkung für weitere geophysikalisch geodätische Anwendungen (ANTHALO, )

13 GEOHALO Instrumentierung flugzeuggestützte Messung der Geopotentialfelder Gravimeter Kinematische Beschleunigung Flugzeugbeschleunigung Schwerebeschleunigung Flugtrajektorie GPS-Stationen Fluggravimetrie Gravimeter = Beschleunigungsmesser kann NICHT zwischen Anziehungskräften und Trägheitskräften unterscheiden zusätzlich: Bestimmung der kinematischen Beschleunigung präzise Vermessung der Flugtrajektorie notwendig Geoid Ellipsoid GFZ Potsdam/U. Meyer

14 GEOHALO Instrumentierung flugzeuggestützte Messung der Geopotentialfelder Fluggravimetrie Gravimeter = Beschleunigungsmesser Flugtrajektorie Instrumente LaCoste Romberg S 124 (GFZ Potsdam) Bodenseewerke KSS 31 (BGR Hannover) Gravimeter Kinematische Beschleunigung Flugzeugbeschleunigung Schwerebeschleunigung GPS-Stationen Geoid Ellipsoid GFZ Potsdam/U. Meyer LaCoste-Romberg S-124 (GFZ Potsdam)

15 GEOHALO Instrumentierung flugzeuggestützte Messung der Geopotentialfelder Flugtrajektorie Fluggravimetrie Flugmagnetik skalar (Totalintensität) Cäsium Magnetometer vektoriell Fluxgate Magnetometer Instrumente: BGR / AWI GPS-Stationen Scintrex CS3 Magnetometer (AWI Bremerhaven)

16 GEOHALO Instrumentierung GNSS Navigation und GNSS Fernerkundung Präzise Navigation Bestimmung der Flugtrajektorie Reflektometrie & Signalstreuung Höhenprofile signifikante Wellenhöhen über Ozean Okkultation Atmosphärenparameter insbes. Wasserdampfgehalt in der Troposphäre Empfänger/Antennen GFZ Potsdam / DLR

17 GEOHALO Instrumentierung Planung Kabinenlayout GNSS-Antennen (in Kabinenluken) (3 oben, 1-2 seitlich, 1 Nadir) Laseraltimeter (Riegl LD HiP-LR) (in Kabine über Bodenluke) Gravimeter 1 (L&R S-124) Gravimeter 1 (L&R S-124) + INS Magnetometer (im PMS-Träger) O1 O3 O2 Geräteposition Rack GNSS Navigation und Fernerkundung Magnetik Gravimeter 2 (KSS-31) + INS Gravimeter 2 (KSS-31) Operatorplatz GNSS-Empfänger Namuru V2 JAVAD Triumph Duo G2D Laseraltimeter Riegl LD90 GNSS-Antenne Antcom

18 GEOHALO Flugmission Magnetfeld Magnetanomalien World Digital Magnetic Anomaly Map (Korhonen et al., 2007) DFG Schwerpunktprogramm 1294 Atmosphären und Erdsystemforschung mit HALO Kolloquium Frankfurt, 22./

19 GEOHALO Flugmission Schwerefeld Schwereanomalien Modell EGM2008 DFG Schwerpunktprogramm 1294 Atmosphären und Erdsystemforschung mit HALO Kolloquium Frankfurt, 22./

20 GEOHALO Flugmission Schwerefeld Geoid Modell EGM2008

21 GEOHALO Flugmission Oberpfaffenhofen

22 GEOHALO Flugmission Nord Süd Profile: ~ 800 km (1 6) Kreuzungslinien Ost West (K) Höhe: m ein Profil bei m (H) Geschwindigkeit bei Meßflügen: ~ km/h Test auch bei höherer Geschwindigkeit (bis 800 km/h) logistische Basis: Oberpfaffenhofen Einrüstung: ~ 1 Woche Meßflüge: ~ 1 Woche ~ 30 Flugstunden

23 GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294 Gravity Field Determination with HALO GFZ Potsdam / TU Dresden, (3 Jahre) Bereitstellung und vergleichende Analyse bereits vorhandener Datensätze laufende Aktualisierung globaler Schwerefeldmodelle (EIGEN xxx) Schwerefelddaten der neuen Satellitenmission GOCE Adaption der Auswertealgorithmen / Software kinematische GNSS Trajektorie Ableitung der Schwereanomalien aus Rohdaten regionale Geoidverbesserung Untersuchungen zur Inversion Schwereanomalien Bathymetrie

24 GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294 Gravity Field Determination with HALO GFZ Potsdam / TU Dresden, (3 Jahre) Bereitstellung und vergleichende Analyse bereits vorhandener Datensätze laufende Aktualisierung globaler Schwerefeldmodelle (EIGEN xxx) Schwerefelddaten der neuen Satellitenmission GOCE Adaption der Auswertealgorithmen / Software kinematische GNSS Trajektorie Ableitung der Schwereanomalien aus Rohdaten regionale Geoidverbesserung Untersuchungen zur Inversion Schwereanomalien Bathymetrie Structural and kinematic models of the Aegean based on HALO gravity and magnetic data GFZ Potsdam / ETH Zürich, (1 Jahr) vorbereitende Arbeiten für Datenauswertung FEM Modellierung der Verschiebungsfelder, Bestimmung der Strukturgeometrie Potentialfelddaten für geodynamische Modellierung, Korrelation mit seismischen Daten

25 GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294 Gravity Field Determination with HALO GFZ Potsdam / TU Dresden, (3 Jahre) Bereitstellung und vergleichende Analyse bereits vorhandener Datensätze laufende Aktualisierung globaler Schwerefeldmodelle (EIGEN xxx) Schwerefelddaten der neuen Satellitenmission GOCE Adaption der Auswertealgorithmen / Software kinematische GNSS Trajektorie Ableitung der Schwereanomalien aus Rohdaten regionale Geoidverbesserung Untersuchungen zur Inversion Schwereanomalien Bathymetrie Structural and kinematic models of the Aegean based on HALO gravity and magnetic data GFZ Potsdam / ETH Zürich, (1 Jahr) vorbereitende Arbeiten für Datenauswertung FEM Modellierung der Verschiebungsfelder, Bestimmung der Strukturgeometrie Potentialfelddaten für geodynamische Modellierung, Korrelation mit seismischen Daten wissenschaftliche Bearbeitung der DFG Projekte im Plan (?)

26 GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294 koordinierte Arbeiten für GEOHALO Mission Instrumentierung steht zur Verfügung Erarbeitung der für Zertifizierung notwendigen Dokumentation Realisierung notwendiger Modifikationen an den Geräten Zertifizierung bis auf Magnetometer alle Geräte innerhalb der Kabine Finanzplanung Flugstunden: DFG, GFZ (Konsortiumsanteil) Missionsnebenkosten: Abstimmung mit DLR Flugbetrieb GNSS Bodenstationen Griechenland Kick Off Meeting: 2. Dezember 2009 (ursprünglicher Termin musste seitens DLR verschoben werden) ab 2010: Durchführung der Mission möglich! in Abhängigkeit von: Fortschritt Zertifizierungsprozess / Abstimmung mit DLR / HALO Zeitplanung

27 GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294 koordinierte Arbeiten für GEOHALO Mission Instrumentierung steht zur Verfügung Erarbeitung der für Zertifizierung notwendigen Dokumentation Realisierung notwendiger Modifikationen an den Geräten Zertifizierung bis auf Magnetometer alle Geräte innerhalb der Kabine Finanzplanung Flugstunden: DFG, GFZ (Konsortiumsanteil) Missionsnebenkosten: Abstimmung mit DLR Flugbetrieb GNSS Bodenstationen Griechenland Kick Off Meeting: 2. Dezember 2009 (ursprünglicher Termin musste seitens DLR verschoben werden) ab 2010: Durchführung der Mission möglich! in Abhängigkeit von: Fortschritt Zertifizierungsprozess / Abstimmung mit DLR / HALO Zeitplanung Erfolg der DFG Projekte abhängig von Realisierung der GEOHALO Flugmission!