Volker Tesmer - Deutsche Geodätische Kommission

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2. Grundlagen der geodätischen VLBI
haben somit wie die Polkoordinaten vor allem Variationen mit einer ungefähr 435-tägigen und einer jährlichen
Periode zur Folge. Die quasi-säkularen Anteile der Rotationsdeformation sollen als Teil der Stationsgeschwindigkeiten
erkennbar bleiben, weshalb nur der periodische Anteil korrigiert werden soll: In MCCARTHY und PETIT
(2003) wird vorgeschlagen, für die Berechnung der Korrekturen Polkoordinaten zu verwenden, von denen entweder
eine lineare Drift oder jeweils Mittelwerte mehrerer Jahre abzuziehen sind. Leider werden in den Conventions
aber keine eindeutigen Algorithmen bzw. numerischen Werte gegeben. Die zu berücksichtigenden Variationen
des Rotationspols von maximal 800 mas rufen radiale Punktverschiebungen von maximal 25 mm hervor. Horizontale
Deformationen gehen nicht über 7 mm hinaus. Variationen der Rotationsgeschwindigkeit, dem Betrag der
Zentrifugalbeschleunigung, bringen keine messbaren Deformationen mit sich (MCCARTHY und PETIT 2003).
Sonstige Effekte
Neben den bereits beschriebenen Ursachen für Stationsbewegungen gibt es einige weitere Effekte, die meist sehr
unregelmäßig auftreten und deshalb schwierig zu modellieren oder schlecht zu erfassen sind. Sie sind oft von
unerheblicher Größenordnung bzw. in Beobachtungen globaler geodätischer Beobachtungsverfahren nicht signifikant
zu erkennen, weshalb der Beschreibung dieser Phänomenen in der Regel nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt
wird. Da manche von ihnen in einzelnen Ausnahmefällen aber Positionsänderungen um viele Zentimeter
in kürzester Zeit hervorrufen, können sie die Modellierung geodätischer Beobachtungen leicht verfälschen.
Sehr große Auswirkungen auf Stationspositionen und -geschwindigkeiten haben oft starke Erdbeben. Neben
Sprüngen können zumindest für einen begrenzten Zeitraum nach einem Beben nichtlineare Bewegungen auftreten,
die von langfristigen Mittelwerten deutlich abweichen. Eindrucksvoll dokumentiert wurde das an den zwei
Beben vom 23. Juni und 7. Juli 2001 der Stärke 8.4 bzw. 7.6, die sich an der Grenze zwischen der Nazca- und der
Südamerika-Platte ereigneten. In KANIUTH et al. (2002) sind Untersuchungen der Bewegung der geodätischen
Beobachtungsstation Arequipa (Peru) vor, zwischen und nach den Beben dokumentiert: Bis zu dem Beben wurde
die Bewegung der Station stabil mit ca. 2 cm pro Jahr in Richtung Nord-Ost bestimmt. Direkt nach dem ersten
Beben vom 23. Juni 2001 wurde eine plötzliche Verschiebung der Station um 52.0 cm in Richtung Süd-West
(SW) gemessen. Zwischen den beiden Beben bewegte sich die Station im Mittel um 1.8 mm pro Tag nach SW.
Das Beben vom 7. Juli 2001 erzeugte wiederum einen Sprung in Richtung SW, diesmal um 4.3 cm. Nach dem
zweiten Beben wurden wiederum vom langfristigen Mittelwert abweichende Bewegungen festgestellt, nun um
durchschnittlich 1.0 mm pro Tag nach SW. Die Ergebnisse wurden vor allem aus kontinuierlichen GPS-
Registrierungen gewonnen und durch Lösungen simultaner SLR-Beobachtungen bestätigt.
In SCHERNECK et al. (2002) wird berichtet, dass die Dynamik des Wasserhaushalts in den Kontinenten vor allem
jahreszeitliche Höhenbewegungen von 1 cm und mehr verursachen kann (siehe dazu auch VAN DAM et al. 2001
und SCHUH et al. 2004). Ähnliches wird z.B. in DILL (2002, S. 53) für Deformationen durch Schneeauflasten
angegeben. Demnach kann eine großflächige Schneehöhe von 1 m zu radialen Deformationen von 4 mm führen.
Lokale Höhenbewegungen von mehreren Millimetern pro Jahr werden auch z.B. von dem VLBI-Teleskop in
Medicina bei Bologna beobachtet. GUEGUEN und SCHERNECK (2002) führen dies auf mehrere Ursachen zurück:
Das Grundwasser in der Region soll durch Abpumpen stark abgenommen haben, was zu einer Setzungsbewegung
führt. Zusätzlich steht das Teleskop in einer Deformationszone zwischen dem Apennin und der Adria-Region und
ist so weiteren Höhenbewegungen ausgesetzt.
2.1.4 Weitere Einflüsse auf VLBI-Beobachtungen
Der Einfluss der troposphärischen Refraktion auf VLBI-Beobachtungen ist, wie in NOTHNAGEL (2000) ausführlich
erläutert, schwierig zu modellieren. Von ihm ist einer der größten Teile des Fehlerhaushalts von VLBI-
Lösungen zu erwarten, weshalb er im Folgenden detailliert beschrieben wird. Auch der Einfluss der Ionosphäre
auf VLBI-Beobachtungen kann groß sein. Wegen der dispersiven Eigenschaften dieses Teils der Atmosphäre ist
der Effekt durch Beobachtung auf zwei Frequenzen aber gut zu modellieren und wird nur kurz erläutert.
VLBI-Beobachtungen sind eng mit dem Verhalten der Uhren der Teleskope verknüpft. Wegen der damit verbundenen,
fundamentalen Bedeutung der Uhren für die hohe Stabilität der Maßstabsdefinition des Verfahrens, wird
im Folgenden auch darauf eingegangen. Zusätzlich werden die Prinzipien der Kabel- und Phasenkalibrierung
angedeutet, die wichtige technisch-instrumentelle Einflüsse auf VLBI-Beobachtungen erfassen.