Untersuchungen zu gezeitenbedingten Höhenänderungen des subglazialen Lake Vostok, Antarktika

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Karola Lenz
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1 Untersuchungen zu gezeitenbedingten Höhenänderungen des subglazialen Lake Vostok, Antarktika Investigations of tidally induced height variations of the subglacial Lake Vostok, Antarctica Anja Wendt SUB Göttingen A Ber. Polarforsch. Meeresforsch. 511 (2005) ISSN

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung, Summary Dank iii xi xii 1 Einleitung 1 2 Die Antarktis Bedeutung der Antarktis für das globale Klimasystem Geographische Untergliederung Satellitenbildmosaik Topographie Eisdicke, Felstopographie Fließgeschwindigkeit des Eises Subglaziale Seen 9 3 Lake Vostok - ein Überblick Geographische Lage Topographie Eisdicke, Felstopographie, Wassertiefe Fließgeschwindigkeit des Eises Wasser-Eis-Wechselwirkung Zirkulation im See 20 4 Die Gezeiten Theorie der Gezeiten Gezeitenbeschleunigung Gezeitenpotential Zeitliche und räumliche Variation des Gezeitenpotentials Harmonische Darstellung des Gezeitenpotentials Wirkung des Gezeitenpotentials Ozeangezeiten v 27 iii

3 4.2.1 Reaktion der Ozeane auf das Gezeitenpotential Interne Gezeiten Modellierung der Ozeangezeiten Ozeangezeiten im Bereich der Antarktis Der Effekt des Inversen Barometers Erdgezeiten Die elastische Reaktion des Erdkörpers Bestimmung von Gezeitenparametern Phasenbeziehung bei Erd- und Ozeangezeiten Trennbarkeit der Tiden Auflastgezeiten Der sekundäre Effekt der Ozeane Auflastgezeiten in der Antarktis Wasserstandsänderungen in Seen Seegezeiten Freie Oszillationen in Seen Gezeitenbewegungen von Schelfeisen 38 5 Messverfahren zur Bestimmung von Schelfeisgezeiten Globales Positionierungssystem GPS Satellitenkonfiguration und Genauigkeit Laufzeit Verzögerungen in der Atmosphäre Beobachtungen von Gezeitenbewegungen auf Schelfeisen mit GPS SAR-Interferometrie Aufnahmegeometrie Einflussgrößen auf die interferometrische Phase Topographie Deformation der Oberfläche Atmosphäre InSAR zur Gezeitenbestimmung in der Antarktis Gezeitengravimetrie Instrumente Einflussgrößen auf Gravimetermessungen 55

4 Gravitative Einflüsse Nichtgravitative Einflüsse Instrumentelle Effekte Analyse der Daten Interpretation von Amplitudenfaktor und Phasenverschiebung der Tiden Gezeitengravimetrie auf dem antarktischen Inlandeis Gravimetrische Messungen auf Schelfeisen 61 6 Gezeiten im Lake Vostok Modellbetrachtungen Gleichgewichtsgezeiten im See Abweichungen von den Gleichgewichtsgezeiten ^ Der Einfluss der Eisdecke Der Effekt des Inversen Barometers GPS-Beobachtungen Horizontales Geschwindigkeitsfeld Vertikale Deformation Tageslösungen der Basislinie CNTR-EAST Pseudokinematische Auswertung der Basislinie CNTR-EAST InSAR-Ergebnisse Interferometrische Bearbeitung der Daten Interpretation der Interferogramme, Troposphärische Laufzeitverzögerung Ionosphärische Einflüsse Horizontale Verschiebung Vertikale Verschiebung Deformationsverhalten in der Aufsetzzone Abschätzung des beteiligten Wasservolumens Ursache der vertikalen Deformation der Seeoberfläche Gravimetrische Erdgezeitenbeobachtungen Motivation der damaligen Messungen Errichtung des Beobachtungslabors und Messanordnung Durchführung der Messungen Ursprüngliche Auswertung Gezeitenanalyse mit ETERNA Einfluss von Luftdruckänderungen auf die Schweremessungen 98

5 7 Zusammenfassung und Ausblick Synthese der Ergebnisse verschiedener Verfahren Weitere Untersuchung von Höhenänderungen auf dem See Satellitenmissionen Bodengebundene Messungen Konsequenzen für die komplexe Modellierung des Sees 104 Literaturverzeichnis 105

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