Untersuchung mit GRACE-only Schwerefeldmodellen. Wolfgang Bosch Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut (DGFI), München

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1 Untersuchung mit GRACE-only Schwerefeldmodellen Wolfgang Bosch Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut (DGFI), München

2 Motivation Dominante Variationen der ersten GRACE Monats-Lösungen - ohne Vorgabe bestimmter Perioden - identifizieren Untersuchung der marine gravity auf systematische Fehler Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 2

3 Trackiness ein grundsätzliches Problem der CHAMP & GRACE Schwerefeldmodelle Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 3

4 Analyse monatlicher GRACE Schwerefeldmodelle 20 Monatslösungen von CSR (04/ /2004) Abgeschnitten bei N max =36 (~ 550 km räuml. Auflösung) Berechnung von Geoid Höhen für 2 x2 Gitter Mittelwert und Standardabweichung aus allen Monatslösungen Bildung residueller Monatsfelder Analyse der Monatsfelder durch PCA Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 4

5 PCA Analyse multi-variater Zeitreihen - identifiziert die räumlichen Strukturen, die dominante Anteile der Variabilität erklären und ermittelt deren zeitliche Entwicklung. Die Eigenvektoren der Kovarianz-Matrix dienen als neue Basisfunktionen, um die Zeitreihe zu rekonstruieren. Eigenvektoren und Entwicklungskoeffizienten ( principle components ) werden als mode bezeichnet. Der erste (letzte) mode wird dem größten (kleinsten) Eigenwert zugeordnet. Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 5

6 Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 6

7 Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 7

8 Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 8

9 Marine Gravity Data Sets investigated Version 11.2 of Sandwell & Smith marine gravity data, which includes retracked ERS-1 data, reducing the signal to noise ratio by 40%. KMS2002 marine gravity provided by Knudsen & Anderson The (out-of-date) marine gravity data of NIMA used for the EGM96 gravity field development (essentially based on Geosat GM data and few ERS-1 data for higher latitudes) Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 9

10 Differences Sandwell v11.2 minus KMS2002 (6 x6 ) Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 10

11 Differences for 3 and 4 block mean values Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 11

12 Comparison in the Spectral Domain Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 12

13 Diffs EIGEN-GRACE02S minus marine gravity Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 13

14 Conclusions Both, static and monthly GRACE gravity fields suffer from a pronounced trackiness which requires a smoothing at or below degree 40 ( ~500 km) Monthly GRACE fields show a dominant secular change of polar/equatorial gravity (error in dynamic flattening?) Marine gravity data globally rather consistent (±4.6 mgal) with significant differences at the coast (!!) over steep bathymetry and over ice-covered areas Long wavelength errors of marine gravity data difficult to identify (because of trackiness mentioned above) Impact of long wavelength errors of marine gravity data on remove-restore technique is to be investigated Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 14

15 Bilanz Geophysikalische Fluide (1/2) Aufbau Altimeter Datenbasis (OpenADB) (Geosat, ERS1/2, T/P, GFO, Jason1, ENVISAT, später:icesat, CryoSat) TerraByte (!!), missionsunabhängiges Format, schnelle Parameter updates,verschied. Datenstrukturen Relative Kalibrierung von Alt.-Missionen ENVISAT/ERS2 (ESA A0416) Multi-Mission (=>Poster Bosch), später: CryoSat (ESA AO2707) Vergleich Zeitreihen Pegel/Altimetrie/CGPS (=>Poster Dalazoana) IGS Projekt TIGA, Vereinheitl. von Höhensystemen International Altimter Service IAS: Planning Group mit IAG + GLOSS Mandat => Implementation Plan Geometrie+Kinematik: MSL, Drift, saisonal Var., Meereshöhenanomalien (=> Vortrag Savcenko) KMSL Rotation: Wassermassenverlagerung >> dc 21,S 21 == OAM Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 15

16 Bilanz Geophysikalische Fluide (2/2) Schwerefeld: Wassermassenverlagerung >> dc nm,s nm Untersuchung marine gravity langwellige Fehler? Alternative Kombination satellite-only mit terr. gravity Ionosphäre: Alternative Modellierungen mit Wavelets (Schmidt), Vergleich TEC(GPS) und VTEC(Altimetrie) Keine Untersuchungen zur Tomographie der Atmosphäre mit Mikrowellen (Wasserdampfgehalt, Ionosphäre) Bosch - Evaluating GRACE & marine gravity, FGS Workshop, Sep 2004, DGFI 16