Titelaufnahme

Titel
Tidal and non-tidal contributions to surface loading processes on station coordinates / Paulo Jorge Mendes Cerveira
Weitere Titel
Beiträge von gezeitenbedingten sowie indirekten Effekten auf Stationskoordinaten
VerfasserMendes Cerveira, Paulo Jorge
Begutachter / BegutachterinWeber, Robert ; Varga, Peter
Erschienen2006
UmfangXI, 12 - 137 Bl. : Ill., graph. Darst., Kt.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2006
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
Quelle der Aufnahme
Auch erschienen in: Journal of Geodynamics, Mendes Cerveira, P.J., R. Heinkelmann, J. Boehm, R. Weber and H. Schuh, (2006a), Contributions of GPS and VLBI in understanding station motions, DOI:10.1016/j.jog.2005.08.024, pp. 87-93.
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)GPS/VLBI/Gezeiten/indirekte Effekte/atmosphärischer Druck/Auflastzahlen/kontinentale Hydrologie/Inversion
Schlagwörter (EN)GPS/VLBI/tides/indirect effects/atmospheric pressure/load Love numbers/continental hydrology/inversion
Schlagwörter (GND)GPS / Erde / Massentransport <Geowissenschaften> / Koordinaten
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-16063 Persistent Identifier (URN)
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Tidal and non-tidal contributions to surface loading processes on station coordinates [30.27 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Geodätische Weltraumverfahren sind in der Lage, großräumige Massentransporte an der Erdoberfläche zu überwachen. Solche Massenverlagerungen werden durch Variationen in der kontinentalen Hydrologie, durch Strömungen der Ozeane, durch Schwankungen des Meeresspiegels oder der Eisbilanz verursacht. Eine heute eingesetzte Methode, auch als Global-Positioning-System-Inversion bekannt, verknüpft oberflächennahe Massenverlagerungen mit geometrischen Deformationen.

Dazu werden globale geodätische Netze verwendet, GPS steht dabei wegen seiner flächendeckenden Stationsverteilung an vorderster Front. Jedoch erfordert diese Methode eine außerordentlich hohe Genauigkeit der abgeleiteten geometrischen Deformationen. Eine zentrale Rolle spielen auch Erdmodelle, sowie die dazugehörigen Parameter, insbesondere die gradabhängigen Auflastzahlen (LLNs). Diese LLNs erlauben es, die durch eine oberflächenormale Last hervorgerufenen Deformationen mit der gleichwertigen Höhe einer Meeressäule zu verknüpfen. In der Verarbeitung von Zeitserien globaler Stationskoordinaten müssen viele Faktoren berücksichtigt und reduziert werden. Dazu gehören etwa auftretende Verschiebungen durch Erdbeben, Antennenwechsel, gezeitenbedingte Deformationen sowie Verschiebungen, die durch die Verbesserungen der Modelle und der dazugehörenden Auswertungssoftware verursacht werden.

Die Vergleiche zwischen den Ergebnissen der Auswertezentren und denen der geodätischen Verfahren ermöglichen das Erkennen systemimmanenter Unterschiede. Bei der Berechnung von geometrischen Deformationen kommen der invers-barometrischen Approximation, dem Bezugsrahmen einschließlich der Geozentrumsvariation, sowie den Erdmodellen, Schlüsselpositionen zu.

Die Zielsetzung dieser Arbeit war, eine Methode zu finden, um mechanische Eigenschaften der Erde, positionsabhängige LLNs, unabhängig zu (über)prüfen. Um diese LLNs zu schätzen, müssten die Auflasten sowie die geometrische Deformation genau bekannt sein. Jedoch ist die Auflastvariation genau das, was aktuelle Satelliten-Schwerefeldmissionen zu bestimmen versuchen. Es besteht aber eine Eins-zu-eins-Korrespondenz der Quotienten von radialer und lateraler spektralen Deformation zu den Verhältnissen der radialen und lateralen LLNs. Schließlich verwendeten wir die jährliche und halbjährliche geometrische Deformation, die vom SOPAC (Scripps and Orbit Permanent Array Centre) bereitgestellt wird, um die Quotienten der radialen und lateralen spektralen Koeffizienten zu schätzen. Theoretisch sind die Quotienten der radial- und lateral-poloidalen Koeffizienten zweiten Grades proportional zu denjenigen der radialen und lateralen LLNs zweiten Grades. Die geschätzten Quotienten weisen jedoch eine klare azimutale Abhängigkeit auf und stehen im Widerspruch zu den theoretischen Werten.

Das deutet darauf hin, dass die spektralen Deformationskoeffizienten nicht zur Ableitung der gleichwertigen Höhe einer Meeressäule benutzt werden sollten.

Zusammenfassung (Englisch)

Space geodesy is able to monitor large-scale mass transfers, which occur in continental hydrology, ocean currents, sea level rise, and ice mass balance. One method, known as "GPS (Global Positioning System) inversion", directly relates surface mass redistribution to geometric deformation by using global space geodetic networks. This is currently the leading method due to its outstanding widespread spatial distribution. However, this method requires high precision geometric deformations in all components, and on a global scale. In addition, earth models and their associated parameters, i.e. the degree-dependent Load Love Numbers (LLNs), play an integral role. These LLNs directly link the deformation, induced by a surface-normal load, to an equivalent load height column (usually representing sea water). In the processing of global coordinate time series, many influencing factors (e.g.

displacements due to earthquakes, antenna changes, all tidal contributions and changes due to software strategy improvements) and their corresponding reductions need to be accounted for. In this respect, intra and inter-technique comparisons, i.e. VLBI (Very Long Baseline Interferometry) and GPS, are instructive and useful in finding systematic biases. Topics such as inverted barometer assumption, reference frames (along with geocentre motion) and earth models are key issues in computing displacements caused by surface-normal loads. The objective of this thesis was to find a method to test earth's mechanical properties, i.e. azimuth-dependent LLNs. In order to estimate these LLNs, the load and geometric deformations have to be known accurately. In actual fact, the load is unknown, since this is exactly what ongoing satellite gravity missions are trying to retrieve. However, a one-to-one correspondence exists between the radial and lateral spectral deformation and the ratios of the radial and lateral LLNs. Finally, we used the seasonal deformation provided by the SOPAC (Scripps and Orbit Permanent Array Centre) to focus on the determination of earth's mechanical properties. We concluded by estimating the degree-2 ratios of radial and lateral poloidal coefficients, corresponding to the degree-2 ratios of the height and lateral Load Love Numbers. Presently, the estimated ratios of poloidal coefficients show a clear order-dependence, and disagree with results derived from theoretical earth models. This indicates that the spectral deformation coefficients still lack stability in terms of the estimation of the equivalent load height column coefficients.