Berechnung von Gravitationsgradienten zur Kalibrierung und Validierung von GOCE-Gradiometerdaten

Im Jahr 2006 wird die Satellitenmission GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) zur Bestimmung des Erdschwerefeldes gestartet werden. Dabei wird der langwellige Anteil des Erdschwerefeldes durch Beobachtung der Satellitenbahn mit GPS (Satellite-to-Satellite-Tracking) bestimmt. Der kurzwellige Anteil wird erstmalig mit einem Gradiometer beobachtet, das mit Beschleunigungssensoren die zweiten Ableitungen des Gravitationspotentials ( = Beschleunigungsdifferenzen über kurze Basislinien), die soge-nannten Gradienten, misst. Das Institut für Erdmessung beschäftigt sich in den laufenden Voruntersuchungen zu der Mission mit der Kalibrierung und Validierung der Gradiometerdaten. Um den Genauigkeitsanforderungen von einigen mE (1 mEötvös = 10-12 1/s²) zu entsprechen, müssen aufdeckbare systematische Fehler reduziert werden. Das Gradiometer wird dazu in der Flugvorbereitung (pre-flight) und vor der eigentlichen Messphase im Orbit (in-flight) intern kalibriert; um aber eine absolute Beziehung zum Erdschwerefeld herzustellen, ist eine externe Kalibrierung anhand vorhandener Schwerefelddaten notwendig. Außerdem müssen die Gradienten ebenso wie die aus den GOCE-Daten berechneten Schwerefeldmodelle mit externen Daten validiert werden.

Im Rahmen des Projektseminars sollen verschiedene Datensätze (z.B. Seegravimetriedaten, Altimetriedaten, Daten abgeleitet aus GRACE Schwerefeldmodellen) untersucht werden, ob sie den Genauigkeitsanforderungen entsprechen, um zur Kalibrierung oder Validierung der Gradientendaten beizutragen. Die Datensätze müssen ein genügend großes Gebiet abdecken, damit aus ihnen Referenzdaten für die von GOCE gemessenen Gradienten in Satellitenhöhe ermittelt werden können. Differenzen verschiedener, unabhängiger aber vergleichbarer (Referenz, Auflösung) Datensätze können Aufschluss über deren Genauigkeit geben. Die Genauigkeitsinformationen sollen dann in Genauigkeiten der Gradienten fortgesetzt (Fehlerfortpflanzung) werden. Ebenso sollen aus den Daten schließlich Gradienten in GOCE-Bahnhöhe berechnet werden, damit diese als Referenz zur Kalibrierung und Validierung der GOCE-Gradienten zur Verfügung stehen.

Neben den theoretischen Arbeiten werden Exkursionen durchgeführt. Mögliche Ziele sind hier das GeoForschungsZentrum (GFZ) in Potsdam, das European Space Operations Centre (ESOC) in Darmstadt, EADS Astrium in Friedrichshafen, das Space Research Organisation Institute Netherlands (SRON) in Utrecht (Niederlande) oder das European Space Research & Technology Centre (ESTEC) der ESA in Noordwijk (Niederlande). In der letzten Woche des Sommersemesters 2005 finden Kolloquien zu ausgewählten Fragestellungen des durchgeführten Projektseminares statt. Ein Bericht über die Arbeiten und Ergebnisse, die im Projekt erzielt worden sind, ist zu erstellen.