Titelaufnahme

Titel
Atmosphere-induced short period variations of Earth rotation / von Michael Schindelegger
VerfasserSchindelegger, Michael
Begutachter / BegutachterinSchuh, Harald
Erschienen2013
UmfangIX, 152 S. : zahlr. graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2014
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Erde / Drehung / Atmosphäre / Anregung / Drehimpuls / Variabilität
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-76153 Persistent Identifier (URN)
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Atmosphere-induced short period variations of Earth rotation [11.37 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die umfassende Untersuchung und exakte Beschreibung von Erdrotationsschwankungen liefert einen integralen Beitrag zur Verbesserung weltraumgestützter Messverfahren und ermöglicht in gleichem Maße Rückschlüsse auf die zugrundeliegenden dynamischen Prozesse und Wechselwirkungen im System Erde. Ein schwacher aber dennoch messbarer Effekt in den Erdrotationsparametern (ERP) lässt sich thermischen Gezeiten in der Atmosphäre mit täglicher und halbtäglicher Frequenz zuordnen, jedoch herrscht zwischen entsprechenden quantitativen Abschätzungen deutliche Dissonanz. Die vorliegende Studie verfolgt eine Behebung dieses Defizits in der Interpretation geodätischer Weltraumbeobachtungen durch eine eingehende Analyse der aus Atmosphärenmodellen abgeleiteten, kurzperiodischen Anregungsgrößen, wobei besonderes Augenmerk auf deren Zuverlässigkeit gelegt wird. Auf Basis von meteorologischen Daten dreier modernster Assimilationssysteme werden sämtliche Komponenten der zwei verfügbaren Modellierungsansätze über atmosphärische Drehimpulsvariationen (AAM, Atmospheric Angular Momentum) bzw. atmosphärische Drehmomente einer Verifikation unterzogen. Als zentrale Instrumente dienen zu diesem Zweck ein erstmaliger Nachweis der Drehimpulsbilanz auf subtäglichen Zeitskalen, ein modellübergreifender Vergleich hinsichtlich jeder Anregungsgröße sowie eine eigens konzipierte Gegenüberstellung zu verlässlichen AAM-Variationen basierend auf global verteilten Barometermessungen. Eine umfassende Verbesserung in den numerischen Resultaten dieser Untersuchungen gegenüber Vorgängerstudien stellt ein Kernresultat der Arbeit dar. Insbesondere gehen die allgemein weniger anerkannten Drehmomentgrößen als zuverlässige Maße zur Prädiktion von kurzperiodischen ERP-Signalen hervor, während konventionelle AAM-Komponenten zum Teil verworfen werden müssen. Die angestellten Validitätsanalysen erlauben eine plausible Argumentation in Hinblick auf das residuale Budget von beobachteten ERP, innerhalb dessen eine bislang unerreichte Übereinstimmung zwischen geodätischen Beobachtungen und geophysikalischen Modellgrößen für die tägliche Signalkomponente von Tageslängenschwankungen nachgewiesen werden kann

Zusammenfassung (Englisch)

Thorough investigation of Earth rotation fluctuations plays a key role both in gaining insight into Earth system dynamics and in improving the results of space geodesy, which have become truly indispensable to global positioning tasks. The irregular driving of the observed variability in ERP (Earth rotation parameters) due to geophysical fluid motion encompasses also a minute but measurable influence of diurnal and semi-diurnal tides in the atmosphere, but existing quantifications of the elicited rotational perturbations are still at discord. The present study aspires to redress this source of uncertainty in the interpretation of space geodetic data by a comprehensive analysis of the underlying dynamical quantities computed from three state-of-the-art atmospheric assimilation systems. The validity of both types of excitation measures - atmospheric angular momentum (AAM) terms and Earth-atmosphere interaction torques - is perused by a mutual comparison of all models to each individual quantity, a first-time numerical verification of the AAM-torque balance at diurnal and higher frequencies, as well as a newly designed cross-check against the atmospheric mass-field variability from an extensive compilation of worldwide barometer recordings. A wholesale improvement with respect to comparative efforts in literature can be demonstrated, with the less frequently deployed torque terms emerging as particularly reliable tools for predicting short period ERP signals, whereas selected AAM components must be definitely discarded. The host of validity test allows for a plausible argumentation with regard to Earth-s (semi-)diurnal excitation budget, leading to a hitherto unmatched agreement of geodetic observations and geophysical model quantities for diurnal changes in length-of-day.