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Geodätisches Institut – Universität Stuttgart 297
Die reduzierten Lotabweichungen und Schwerewerte
werden in einem Guss nach unten als Stör-Schwerepotentialwerte
auf das IRE fortgesetzt. Die inverse Lösung des ellipsoidischen
horizontalen / vertikalen Randwertproblems
basiert auf dem modifizierten ellipsoidischen Abel-Poisson-
Kern. Die Integralgleichungen erster Art werden diskretisiert.
Die Instabilität der Lösung wird durch Regularisierung
nach Tikhonov-Phillips kompensiert. Dazu wird der
optimale Regularisierungsparameter geschätzt. Anschließend
wird der Einfluss (der zuvor reduzierten) kurz- und
langwelligen Anteile auf das Schwerepotenzial am Berechnungspunkt
auf dem IRE berechnet. Dieser wird zu den
nach unten fortgesetzten Störschwerewerten wieder hinzugefügt.
Mit der ellipsoidischen Bruns-Transformation lassen
sich die Schwerewerte auf dem IRE in Geoidundulationen
transformieren. Die Validierung der Ergebnisse erfolgt mit
GPS-vermessenen Nivellementpunkten (GPS/levelling).
Auf Grundlage dieses Algorithmus wurde das finnische
Geoid berechnet.
Deformation, Meeresspiegel und Schwere: Indikatoren
von Veränderungen im System Feste Erde-Kryosphäre-
Ozean
1. Postglaziale Meeresspiegeländerung
Die globale relative Meeresspiegeländerung während der
vergangenen 10 000 Jahre stellt ein wichtiges Hilfsmittel
zur Ermittlung der glazial-isostatischen Antwort der Erde
auf die letzte pleistozäne Vereisung dar. Die Rekonstruktion
des früheren Meeresspiegels basiert auf nahe der Küste
sedimentierten fossilen Fundstücken. Nach Höhen- und
Altersbestimmung stellen sie Meeresspiegel-Indikatoren
(SLIs) dar, die zur Inversion der glazial-isostatischen Deformation
der Erde hinsichtlich der Mantelviskosität verwendet
werden können. Dazu wurden die SLIs in einer Datenbank
archiviert. Gegenwärtig liegt der Schwerpunkt der Datenanalyse
auf Fennoskandien (ca. 750 SLIs). Darüber hinaus
enthält die Datenbank SLIs von der Barentssee (ca. 400
SLIs), von Nordamerika (ca. 9030 SLIs), von Britannien
(ca. 1050 SLIs) und von der Äquatorialregion (ca. 405
SLIs).
2. Lithosphärenwurzel unter Fennoskandien
Anhand von SLIs für Finnland lässt sich ein Relaxationszeiten-Spektrum
bestimmen, das die glazial-isostatische
Antwort des Erdmantels unter Fennoskandien in kompakter
Form enthält. Für die Inversion des Spektrums hinsichtlich
der Viskositätsverteilung wurde eine axialsymmetrische
Konfiguration mit einer Lithosphärenwurzel im zentralen
Bereich vorausgesetzt. (Abb. 1).
Es konnte gezeigt werden, dass ein lateral heterogenes
Viskositätsmodell mit einer zentral verdickten Lithosphärenwurzel
von 200 km Dicke umgeben von einer Asthenosphäre
das Spektrum ähnlich gut erfüllt wie ein lateral
homogenes Viskositätsmodell mit einer Lithosphäre von
100 km Dicke, jedoch ohne Asthenosphäre (Abb. 2). Im
Gegensatz zu diesem konventionellen Modell ist das lateral
heterogene Modell auch mit den Ergebnissen seismischer,
geomagnetischer und thermischer Untersuchungen konsistent.
Abb. 1. Axialsymmetrische Konfiguration des fennoskandischen
Eismodells mit parabolischem Querschnitt und des Viskositätsmodells
mit Lithosphärenwurzel
Es konnte gezeigt werden, dass ein lateral heterogenes
Viskositätsmodell mit einer zentral verdickten Lithosphärenwurzel
von 200 km Dicke umgeben von einer Asthenosphäre
das Spektrum ähnlich gut erfüllt wie ein lateral
homogenes Viskositätsmodell mit einer Lithosphäre von
100 km Dicke, jedoch ohne Asthenosphäre (Abb. 2). Im
Gegensatz zu diesem konventionellen Modell ist das lateral
heterogene Modell auch mit den Ergebnissen seismischer,
geomagnetischer und thermischer Untersuchungen
konsistent.
Abb. 2. Bestangepasste fennoskandische Viskositätsprofile für
das lateral homogene Modell (unterbrochene Linie) und das
lateral heterogene Modell (ausgezogene Linie)
3. Gegenwärtige Meeresspiegeländerung
Kombiniert mit einem globalen Modell der pleistozänen
Eisbedeckung kann das fennoskandische Viskositätsmodell
dazu verwendet werden, den glazial-isostatisch induzierten
Beitrag zu der gegenwärtigen relativen Meeresspiegeländerung
in Fennoskandien vorherzusagen. Dazu wurden
aus ausgewählten Pegelregistrierungen lineare Trends bestimmt
und mit den berechneten Änderungen verglichen
(Abb. 3).