Data analysis challenge for the GRACE-FO community (CRC 1128, B04)

Schwerefeldmissionen wie GRACE bieten in der Regel mehrere Datenströme, die verarbeitet werden müssen, um die maximale Information zu erhalten.

In GRACE werden beispielsweise fünf Hauptsignalströme (GPS- und K-Band-Entfernungsmessungen, Beschleunigungssensor-Daten, Sternkameradaten und GPS-Bedeckungsmessungen) zur Verwendung bei der Datenanalyse aufgezeichnet. Die Analyse so komplexer Datensätze, um die vollständigen wissenschaftlichen Informationen zu erhalten, erfordert die Entwicklung und Erprobung anspruchsvoller Algorithmen. Die so genannten "Mock Data Challenges" (MDCs) sind eine ideale Plattform, um diese Algorithmen unter möglichst realistischen Bedingungen zu entwickeln und zu testen, insbesondere vor dem Start, wenn keine echten Daten vorliegen. Durch die Zusammenführung von System- und Signalmodellen anderer Mitglieder der Community können Datenströme erzeugt werden, die das Verhalten des Gesamtsystems auf einer Ebene nachbilden, die ein strenges Testen der zu entwickelnden Datenanalysealgorithmen ermöglicht. Nach der Erstellung simulierter Datenströme kann die gesamte GRACE-Community die Daten mit ihren verschiedenen Algorithmen analysieren. Die Analyse der Ergebnisse kann verwendet werden, um die verschiedenen Algorithmen zu vergleichen und die Entwicklung zukünftiger Algorithmen zu steuern.

Es stellt sich heraus, dass auch heute, mehr als 10 Jahre nach dem Start, immer noch Verbesserungen gefunden und neue Algorithmen entwickelt werden, um größtmögliche Erkenntnisse aus diesen Datenströmen zu gewinnen. Mit GRACE Follow-On wird es noch mehr Datenströme geben, nämlich die aus dem gemeinsamen US-deutschen Laser Ranging Instrument (LRI), das bessere Entfernungs- und Orientierungsmessungen ermöglicht, die zu den bestehenden Signalen aus dem K-Band Mikrowellenbereich, GPS-Empfängern, Uhreninformationen von den ultra-stabilen Oszillatoren, den Beschleunigungssensoren und Orientierungsinformationen von mehreren Sensoren hinzukommen.

Bislang wurden in der GRACE-Gemeinschaft keine solchen Anstrengungen unternommen, so dass Gruppen unabhängig voneinander an der Lösung ähnlicher Probleme arbeiten. Durch MDCs kann der Austausch von Informationen und Kernalgorithmen verbessert und eine umfassendere Zusammenarbeit ermöglicht werden. Solche Herausforderungen haben sich in der LISA-Gemeinschaft bereits als äußerst nützlich erwiesen. Dort wurde eine Reihe von Mock LISA Data Challenges (MLDCs) über mehrere Jahre hinweg durchgeführt. An diesen Arbeiten nahmen zahlreiche Institutionen teil und es entstanden viele Arbeitsgruppen. Dieses Projekt plant mehrere Durchläufe von Mock Data Challenges für GRACE-FO und zukünftige Satellitenmissionen, die der Geodäsie zur Verfügung gestellt werden. Ziel ist es, eine Basis für einen verstärkten Daten- und Methodenaustausch zu schaffen und Antworten auf die bestehenden Fragen in diesem Bereich zu finden.