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206 Fachinstitute an Universitäten und Hochschulen
müssten – bereits mit vorhandenen Schwerefeldmodellen
hinreichend genau bestimmt werden können.
Ergebnisse dieser Arbeiten fließen auch direkt in die Kalibrierungs-
und Validierungsstudien der ESA ein.
Berücksichtigung zeitvariabler Anteile bei der Auswertung
satellitengradiometrischer Messungen (im Teilprojekt
5.1)
Wegen der angestrebten hohen Genauigkeiten der Schwerefeldmission
GOCE müssen verstärkt zeitvariable Effekte,
die gravitative Auswirkungen haben, korrigiert werden;
neben Gezeiten und Luftdruckschwankungen werden z.B.
Auswirkungen von hydrologischen Einflüssen (Grundwasser,
Bodenfeuchte) oder tektonischen Massenverlagerungen
(Erdbeben, Vulkane) untersucht. Die Akquirierung von
Daten aus Messungen sowie bestehenden Modellen erfolgt
in enger Zusammenarbeit mit dem GeoForschungsZentrum
Potsdam (GOCE-GRAND Teilprojekt 5.2 und 5.3). Da die
Schwerefeldsatellitenmission GRACE besonders zur
Bestimmung zeitvariabler Anteile ausgelegt worden ist, steht
das Teilprojekt auch unter dem Motto „GRACE für GOCE“.
Bisher stehen allerdings nur statische Schwerefeldlösungen
von GRACE zur Verfügung.
Die Fennoskandische Landhebung – ein Test- und Anwendungsgebiet
für die Satellitenmission GRACE (DFG-
Projekt MU 1141/3-1, 3-2)
GRACE – Gravity Recovery and Climate Experiment – ist
ein Schwerefeldzwillingssatellit, der sich seit März 2002
im Orbit befindet und das Schwerefeld der Erde vom
Weltraum aus bestimmt. Während der 5 Jahre dauernden
Mission wird GRACE die großräumige zeitliche Veränderung
des Erdgravitationsfeldes erfassen. Um die Satellitendaten
validieren zu können, müssen sie mit externen
terrestrischen Messungen verglichen werden. Dazu eignet
sich als „ground-truth“ das nacheiszeitliche Landhebungsgebiet
Fennoskandien, das sich um ca. 1 cm pro Jahr im
Zentrum (Bottnischer Meerbusen) hebt und ein messbares
Signal in den GRACE-Beobachtungen verursacht. Aus
wiederholten Absolutschwere- und GPS-Messungen in
Fennoskandien lässt sich die Geoidänderung bestimmen,
die dann mit der GRACE-Geoidänderung verglichen werden
kann.
Seit März 2003 läuft am Institut für Erdmessung das DFGgeförderte
Projekt zur Bestimmung der Fennoskandischen
Landhebung mittels absoluter Schwerebestimmung mit dem
Absolutgravimeter FG5-220. Um die Ziele verwirklichen
und umsetzen zu können, arbeitet das IfE verstärkt mit den
skandinavischen Forschungs- und Vermessungsinstitutionen
zusammen. Die Zusammenarbeit findet statt mit:
Finnland: Finnish Geodetic Institute (FGI) in Masala,
Schweden: a) Chalmers University of Technology,
Onsala Space Observatory (OSO) in Onsala,
b) National Land Survey of Sweden in
Gävle,
Norwegen: a) Institute of Mathematical Sciences and
Technology, Agricultural University of
Norway (NLH) in Ås,
b) Statens Kartverk (SK) in Hønefoss,
Dänemark: National Survey and Cadastre (KMS) in
Kopenhagen und
Deutschland: Bundesamt für Kartographie und Geodäsie,
BKG.
Im Sommer 2003 hat das IfE zwei Absolutschweremesskampagnen
(2.5 und 7 Wochen) in Fennoskandien durchgeführt.
Das gesamte Absolutgravimetrienetz im umfasst
etwa 30 Stationen im endgültigen Ausbau, der in 2004
erreicht werden soll. An fast allen Absolutgravimeterstationen
werden permanent GPS-Koordinaten registriert.
Die absolute Schwere von den durch Kreise markierten
Punkten wurde vom IfE gemessen. Zusätzlich zum IfE beteiligen
sich folgende Institutionen mit absoluten Schweremessungen:
FGI, NLH (ab 2004) und BKG (nur 2003). Am
IfE arbeiten in diesem Projekt Dipl.-Ing. O. GITLEIN und
Dr.-Ing. L. TIMMEN.
Vor und nach den Kampagnen in 2003 wurden Referenzmessungen
in Clausthal/Harz und Bad Homburg durchgeführt,
um eine eventuelle Instabilität (Niveauänderung
in der Schweremessung) des Instruments ausschließen zu
können. Ebenfalls wurden Parallelmessungen mit dem FG5-
Gravimeter des FGI auf 3 Stationen in Finnland durchgeführt.
5 Punkte in Norwegen/Schweden wurden vom IfE
besetzt, die in der gleichen Messsaison auch vom BKG
gemessen wurden. Diese doppelte Vermessung mit 2 unterschiedlichen
Geräten erhöht nicht nur die Zuverlässigkeit
und Genauigkeit des Gesamtergebnisses, sondern erlaubt
auch, dass eventuell auftretende Offsets zwischen den
Instrumenten festgestellt werden können. Um die gemessene
Absolutschwere auf eine Referenzhöhe reduzieren zu
können, wurde auf den Stationen der vertikale Gradient mit
zwei Relativgravimetern (Scintrex und LaCoste&Romberg)
bestimmt. Da die Schwere auch von lokalen Höhen- und
Grundwasserstandsänderungen beeinflusst wird, wurden
zum einen Nivellements zu benachbarten Höhenfestpunkten
durchgeführt und zum anderen an mehreren Stationen
Grundwasserstände abgelesen oder zu Seen nivelliert. Damit
soll sicher gestellt werden, dass die zu bestimmenden Landhebungsraten
nicht durch lokale Effekte gestört werden.
Viele Absolutstationen befinden sich in der Nähe von
Meerespegeln, die nun nicht nur mit GPS, sondern auch
mit absoluten Schweremessungen überwacht werden. Die
Kombination der modernen geodätischen Methoden mit
den Pegelregistrierungen ermöglicht die Unterscheidung
von vertikalen Bodenbewegungen an den Pegelstationen
und tatsächlichen Meeresspiegelschwankungen.
Absolutgravimetrische Referenzmessungen
Aufgrund der internationalen Projektarbeiten mit dem
Absolutgravimeter des IfE sind über das Jahr verteilte
absolutgravimetische Referenzmessungen notwendig. Sie
dienen sowohl der instrumentellen Kontrolle des FG5
Absolutgravimeters des IfE als auch zur Gewährleistung
eines einheitlichen Messniveaus (keine Offsets) mit anderen
weltweit arbeitenden Absolutgravimetern. Dieses einheitliche
Messniveau der jetzt und zukünftig vorhandenen
Absolutgravimeter ist eine Voraussetzung, um über Jahre
und Jahrzehnte geodynamisch bedingte Schwereänderungen