Walidacja globalnych modeli geopotencjału pochodzących z misji satelitarnych w oparciu o naziemne dane grawimetryczne

Transkrypt

1 Walidacja globalnych modeli geopotencjału pochodzących z misji satelitarnych w oparciu o naziemne dane grawimetryczne Wydział Geodezji i Kartografii Politechniki Warszawskiej Katedra Geodezji i Astronomii Geodezyjnej Ewa Andrasik

2 Plan prezentacji Wprowadzenie Metody walidacji globalnych modeli geopotencjału Przegląd wyników Zmiany czasowe przyspieszenia na punktach Podstawowej Grawimetrycznej Osnowy Kraju POGK14 Wartości anomalii Bouguera na punktach POGK14 Zmiany czasowe na poligonach geodynamicznych (na przykładzie Sudetów) Wnioski

3 Harmoniczne sferyczne w opisie ziemskiego pola siły ciężkości GFZ Yii (2012)

4 Harmoniczne sferyczne w opisie ziemskiego pola siły ciężkości GFZ w praktyce: L Yii (2012)

5 Harmoniczne sferyczne w opisie ziemskiego pola siły ciężkości GFZ w praktyce: L rozdzielczość przestrzenna km / L np. L=15 (1966) 1333 km L=2190 (2008) 9 km Yii (2012)

6 International Centre for Global Earth Models (ICGEM) icgem.gfz-potsdam.de

7 International Centre for Global Earth Models (ICGEM) icgem.gfz-potsdam.de SE1 (15) Grybów, GOCO05s wrzesień 2016 (280)

8 Ciężkość widziana : - z powierzchni Ziemi (h=0); - z niskiego satelity (LEO) (h=250km); - z satelity GPS (h=20 000km). Rummel (2015)

9

10

11 Validation of Gravity Field INTERNAL: Data residuals after fit Statistical consistency Visualization & sanity checks EXTERNAL: Low degree harmonic comparisons with SLR Ocean circulation comparisons at long wavelengths Inter-comparisons with output from geophysical models Srinivas Bettadpur, University of Texas Center for Space Research

12 Validation of Gravity Field INTERNAL: Data residuals after fit Statistical consistency Visualization & sanity checks EXTERNAL: Low degree harmonic comparisons with SLR Ocean circulation comparisons at long wavelengths Inter-comparisons with output from geophysical models (If you are lucky) Comparisons with in situ data Srinivas Bettadpur, University of Texas Center for Space Research

13 Comparisons with in situ data 69 epok pomiarowych ( )

14 Comparisons with in situ data 69 epok pomiarowych ( ) GSM2 (GRACE monthly solutions from CSR Center for Space Research) nmax=96

15

16 Wrocław Zmiany urbanistyczne

17 Rozkład punktowy różnic

18

19 mean min max std mean min max std 2.631

20 N I E M C Y ZGORZELEC uskok Sudecki uskok Jerzmanowic brzeżny strefa uskoków uskok Chojnowa-Legnicy LEGNICA środkowej Odry uskok Głębinowa D Odra A WROCŁAW In situ data 5 punktów absolutnych stabilizowanych w 2008r. usk. Rębi szowa uskok śród C Z E C H Y sud ecki JELENIA GÓRA usk.brzeżny Karkonoszy C WAŁBRZYCH E uskok Sobótki usk. Zielenic uskok Strzelina Pomiary grawimetrem balistycznym FG-5 z całkowitą niepewnością 2μGal PUNKTY GRAWIMETRYCZNE A WROCŁAW B KŁODZKO C JANOWICE D LUBIĄŻ E KSIĄŻ KŁODZKO r ó w B G ó r n e j uskok Ząbkowic NYSA POLIGONY GEODYNAMICZNE punkty regionalnej sieci GEOSUD miejscowości N y s y C Z E C H Y

21 In situ data Dwa typy grawimetrów względnych: LaCoste&Romberg model G i Scintrex CG-3M Kalibracja przed każdą kampanią na przęsłach POGK (od 2008 pomiędzy punktami absolutnymi) Poprawki pływowe obliczone metodą Longmana Dryft liniowy, metoda profilowa pomiaru przęseł Polish Gravity Control Network (POGK) Reference points (since 1992)

22 In situ data 31 points

23 Pomiary absolutne

24 Pomiary względne Dolina Odry ρ=0.89

25 Pomiary względne Geosud

26 Pomiary względne Kozów, Winnica przeciwny znak zmian ciężkości Geosud

27 Pomiary względne Karkonosze - Mniszków ρ=0.95

28 Pomiary względne Śnieżnik ρ=0.86

29 WNIOSKI 1. Jednym z głównych celów grawimetrycznych misji satelitarnych jest śledzenie zmian rozmieszczenia mas wewnątrz Ziemi (głównie wód gruntowych). 2. Zaletami produktów takich misji jest globalny zasięg otrzymywanych produktów oraz ich jednorodność I powtarzalność rozumiana jako możliwość obserowania zmian w rozmieszczeniu mas na powierzchni Ziemi. 3. Ograniczeniem techniki SST jest stosunkowo niska rozdzielczość przestrzenna tworzonego modelu geopotencjału, ale zaletą jest jednorodność. 4. Porównanie różnych modeli globalnych to jeden ze sposobów walidacji modelu i potwierdzenia występowania trendów w zmianach wartości przyspieszenia siły ciężkości. 5. Szczęśliwie do walidacji modeli satelitarnych można wykorzystać też powtarzane pomiary absolutne przyspieszenia siły ciężkości. 6. Dane terenowe zbierane są z użyciem różnych instrumentów pomiarowych są więc niejednorodne pod względem dokładnościowym. 7. Istnieje pewna korelacja obserwowanych zmian przyspieszenia siły ciężkości z szeregami czasowymi zmian ciężkości otrzymywanymi z opracowania obserwacji grawimetrycznych misji satelitarnych. 8. Zmiany ciężkości obserwowane na fizycznej powierzchni Ziemi są pochodną wielu czynników o charakterze lokalnym (hydrologicznym, antropogenicznym) i nierzadko są niewyczuwalne metodami satelitarnymi.

30 WNIOSKI 1. Jednym z głównych celów grawimetrycznych misji satelitarnych jest śledzenie zmian rozmieszczenia mas wewnątrz Ziemi (głównie wód gruntowych). 2. Zaletami produktów takich misji jest globalny zasięg otrzymywanych produktów oraz ich jednorodność I powtarzalność rozumiana jako możliwość obserowania zmian w rozmieszczeniu mas na powierzchni Ziemi. 3. Ograniczeniem techniki SST jest stosunkowo niska rozdzielczość przestrzenna tworzonego modelu geopotencjału, ale zaletą jest jednorodność. 4. Porównanie różnych modeli globalnych to jeden ze sposobów walidacji modelu i potwierdzenia występowania trendów w zmianach wartości przyspieszenia siły ciężkości. 5. Szczęśliwie do walidacji modeli satelitarnych można wykorzystać też powtarzane pomiary absolutne przyspieszenia siły ciężkości. A w drugą stronę? 6. Dane terenowe zbierane są z użyciem różnych instrumentów pomiarowych są więc niejednorodne pod względem dokładnościowym. 7. Istnieje pewna korelacja obserwowanych zmian przyspieszenia siły ciężkości z szeregami czasowymi zmian ciężkości otrzymywanymi z opracowania obserwacji grawimetrycznych misji satelitarnych. 8. Zmiany ciężkości obserwowane na fizycznej powierzchni Ziemi są pochodną wielu czynników o charakterze lokalnym (hydrologicznym, antropogenicznym) i nierzadko są niewyczuwalne metodami satelitarnymi.