Zweijahresbericht 2004/2005 - Bibliothek - GFZ

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sungen verglichen werden können, werden aus beiden Zeitreihen
die gleichen bekannten Schwerevariationen herausgerechnet.
Deshalb sind Erd- und Ozeangezeiten, Polgezeiten
sowie Auflasten der Atmosphäre und des Ozeans
in beiden Vergleichsdatensätzen nicht enthalten. Als Ursache
für die verbleibenden Schwerevariationen werden vornehmlich
hydrologische Einflüsse angenommen. Deshalb
wurden zusätzlich Schwerevariationen aus dem globalen
hydrologischen Modell H96 (NOAA Climate Prediction
Center) ermittelt und verglichen. Für den Vergleich wurden
sechs Supraleitgravimeter-Stationen Sutherland, Südafrika
(SU), Moxa, Deutschland (MO), Wettzell, Deutschland
(WE), Metsahovi, Finnland (ME), Matsushiro, Japan
(MA) und Wuhan, China (WU) ausgewählt (Abb. 1.31).
Neben den GRACE-Lösungen des GFZ wurden die Lösungen
der University of Texas, Center for Space Research
(UTCSR) mit den räumlichen Auflösungen λ/2 =
2.000 km ((l max = 10), λ/2 = 1.330 km ((l max = 15) und λ/2
= 1.000 km ((l max = 20) verglichen. Der Vergleich zeigt
eine Übereinstimmung der Schwerevariationen, die aus
SG (δgm SG), GRACE (δgm G-GFZ und δgm G-UTCSR) und dem
hydrologischen Modell H6 (δgm H96) abgeleitet wurden. Es
konnte gezeigt werden, dass aus SG-Messungen abgeleitete
Schwerevariationen, die auf Punktmessungen beruhen,
dann für ein großes Gebiet repräsentativ sind, wenn
die lokalen Effekte (vornehmlich hydrologische) reduziert
werden. Um dies zu verdeutlichen, wurden die SG-Schwerevariationen
auch ohne Reduktion des lokalen Grundwassereinflusses
für die Stationen MO, ME und WE dargestellt
(δgm SG-gwl).
Translatorische Schwingung des inneren Erdkerns (Slichter-Triplett)
Nach der Theorie von Slichter (1961) werden Moden der
freien Oszillation der Erde durch translatorische Schwingungen
des inneren Erdkerns hervorgerufen. Beim Slich-
Abb. 1.32: Detektion des Slichter-Triplett.
Detection of the Slichter-Triplet.
ter-Triplett (den drei Slichter-Moden) handelt es sich um
solche vornehmlich durch die Erdrotation aufgespalteten
Moden, die durch eine translatorische Schwingung des
innern Erdkerns verursacht werden. Seit der ersten Vermutung
dieser Schwingung wurden zahlreiche Schweremessungen
von unterschiedlichen Gravimetern untersucht,
leider bisher ohne anerkanntes positives Ergebnis.
Die durchgeführte Analyse ist ein Beitrag zur signifikanten
Detektion dieses Tripplets. Für die Analyse wurden
Daten der GGP-Stationen verwendet und einer einheitlichen
Bearbeitung unterzogen. Zunächst wurden die
Daten auf eine Abtastrate von fünf Minuten gefiltert und
reduziert sowie ein aus Modellparametern berechnetes
Schweregezeitensignal subtrahiert. Anschließend wurden
die Schwereeinflüsse der Polbewegung (mit den C04-Daten
des IERS) und der Ozeanauflast (Verwendung der
Kataloge NAO99b und FES99) subtrahiert. Die Korrektur
des Schwereeinflusses des Luftdrucks erfolgte mit
Hilfe der frequenzabhängigen Admittanz zwischen Luftdruck
und Schweresignal. Eine abschließend durchgeführte
Erdgezeitenanalyse bestimmte aus den verbleibenden
Residuen die lokalen Erdgezeitenparameter, um die
oben erwähnten Modellparameter an die Station anzupassen.
Für die Signalanalyse zur Detektion der Moden wurden
die Residuen auf den interessanten Frequenzbereich von
2,5 cpd (cycles per day) bis 8,5 cpd bandpassgefiltert. Eine
Multistationslösung (Courtier 2000) wurde verwendet,
um die Residuen der sieben am weitesten verteilten Stationen
(Boulder, Colorado; Canberra, Australien; Matsushiro,
Japan; Membach, Belgien; Metsahovi, Finnland;
Sutherland, Südafrika und Wien, Österreich) zusammenzuführen.
Die eigentliche Frequenzanalyse wurde mit dem
Goertzel-Algorithmus (eine Erweiterung der Fast Fourier
Transform, die eine höhere Frequenzauflösung ermöglicht)
durchgeführt. Ein Vergleich der als
signifikant erkannten Amplituden (Signifikanzschwelle
von etwa 70 % im Testverfahren)
mit einem theoretischen Aufspaltungsverhältnis
ergab als Ergebnis
das in Abb. 1.32 dargestellte Triplett.
Atmosphärensondierung
Boden- und satellitengestützte Fernerkundung
der Erdatmosphäre mit GPS-
Signalen
Parallel zur Etablierung des U.S.-amerikanischen
Satellitennavigationssystems
GPS (Global Positioning System) für präzise
Navigation mit verschiedensten
Anwendungen in Wirtschaft, Militärwesen
und Wissenschaft, entwickelten sich
GPS-basierte Methoden zur Atmosphärenfernerkundung.
Grundprinzip dieser
Techniken ist die Ableitung atmosphärischer
Parameter (z. B. Brechungsvermögen,
Luftdruck, Temperatur, Wasser-
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