Zweijahresbericht 2004/2005 - Bibliothek - GFZ

Department 1
Geodäsie und Fernerkundung
Globale Prozesse können den Lebensraum des Menschen
auch innerhalb kurzer Zeiträume verändern. Ereignisse
wie der Tsunami im Indischen Ozean vom 26.12.2004
oder die Überschwemmungen in New Orleans vom August
2005, Erdbeben, Vulkanismus, die gegenwärtige starke
Abnahme des Magnetfeldes, Tageslängenänderungen,
Grundwasserverschiebungen und Änderungen im Massenhaushalt
polarer Eisflächen sind unmittelbarer Ausdruck
dieser Dynamik und zeigen direkt auch ihre gesellschaftliche
Relevanz. Ihre Wirkung wird in der Variabilität
des Gravitationsfeldes und des Magnetfeldes der
Erde, der Veränderlichkeit der Erdrotation und in großräumigen
Deformationen des Erdkörpers sichtbar. Permanente
Überwachung und Erfassung von großen, aber
auch von sehr kleinen Veränderungen erfordern ein umfassendes
globales Erdbeobachtungssystem, das sowohl
Ereignisse von sehr kurzer Dauer (Erdbeben, Vulkanausbrüche,
Hangrutschungen, etc.) als auch Prozesse, die sich
über Jahrhunderte oder gar Jahrmillionen erstrecken
(postglaziale Landhebung, Plattenverschiebungen, etc.),
erkennen kann. Die zugrundeliegenden Prozesse finden
ihren Ausdruck in der seismologischen Struktur des Erdinnern
und seiner stofflichen Zusammensetzung. Wesentliche
Voraussetzung zum Verständnis des Systems Erde und
seiner Dynamik ist die Kenntnis dieser Prozesse und
Strukturen. Zu einem solchen System kann die Geodäsie
und Fernerkundung einen ganz bedeutenden Beitrag liefern,
denn die geodätischen Weltraumverfahren, die Satellitenmissionen
und terrestrischen Beobachtungsmethoden
ermöglichen es heute, das System Erde mit einer noch
nie erreichten Genauigkeit zu erfassen.
Global gewonnene, lange Zeiträume überdeckende Datenreihen
von diesen Phänomenen sind von ausschlaggebender
Bedeutung für eine gesicherte Prozessmodellierung
(Geomonitoring). Zielvorgabe für diese Aufgabe ist es,
eine die Kontinente, Ozeane und großen Eisflächen überdeckende
integrierte Geomonitoring-
Infrastruktur zu schaffen, diese im Verbund
mit Teilstrukturen von internationalen
Partnern und Diensten operationell zu
betreiben und die damit erfassten Datenreihen
in räumlich-zeitlich hochauflösende
Modelle umzusetzen. Nur auf dieser
Basis lassen sich Bezugssysteme und
Modellgrößen mit größtmöglicher
Genauigkeit und zeitlicher Frequenz
bestimmen und überwachen.
Die Vision eines solchen geodätischen
Erdbeobachtungssystems, d. h. eines
Global Geodetic Observing Systems
(GGOS: Projekt der International Association
of Geodesy (IAG)) zur Erfassung
globaler Prozesse und Veränderungen umfasst daher als
Erstes eine globale Beobachtungsinfrastruktur (Abb. 1.1).
Sie muss aus drei unterschiedlichen Komponenten bestehen:
(1) aus einem globalen, Kontinente überdeckenden
Netz von integrierten geodätisch-geophysikalischen Permanentstationen
mit Beobachtungstechniken wie VLBI
(Very Long Baseline Interferometry), SLR/LLR (Satellite
and Lunar Laser Ranging), DORIS (Doppler Orbitography
and Radiopositioning Integrated by Satellite) und
insbesondere GNSS (Global Navigation Satellite Systems:
GPS, GLONASS und in Zukunft GALILEO) sowie
gravimetrischen, seismischen, meteorologischen und
anderen Sensoren, (2) aus Satellitenmissionen und ganzen
Satellitenkonstellationen mit geeigneten Sensoren für
das Monitoring des Schwere- und Magnetfeldes, der Meeres-
und Eisoberflächen und der Deformation der Erdoberfläche
und schließlich (3) aus einer Verdichtung dieser
satellitengestützten Datensätze mit terrestrischen, flugzeug-
und schiffgestützten Instrumenten. Diese integrierte
Geomonitoring-Infrastruktur kann nur in einer engen
Kooperation vieler internationaler Partner und Dienste
operationell betrieben und weiter verbessert werden.
Schließlich müssen als Teil dieser Vision die von einem
GGOS gesammelten, ständig wachsenden Datenmengen
mit neuesten Informationstechnologien erfasst, archiviert
und immer näher an Echtzeit an die Nutzer verteilt werden.
Äußerst effiziente Programmsysteme und Prozessierungseinheiten
sind dann für die Modellierung und Interpretation
der Schwerefelder, Magnetfelder, Deformationsfelder,
Erdrotationsparameter und deren zeitliche
Veränderungen erforderlich.
Mit dieser national und international vernetzten Infrastruktur,
den GNSS und anderen geodätischen Weltraumtechniken,
den Schwerefeld- und Magnetfeldmissionen
CHAMP, GRACE, GOCE, SWARM, den Ozean- und Eis-
Abb. 1.1: Monitoring und Modellierung der Prozesse im System Erde.
Monitoring and modelling of the processes in the Earth system.
Zweijahresbericht 2004/2005 GeoForschungsZentrum Potsdam
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