Bildnachweis: NASA
Die Mission Gravity Recovery and Climate Experiment (Grace) hat die genaueste Karte des Schwerefelds der Erde erstellt. Sie fanden heraus, dass das Schwerefeld weltweit um bis zu 200 Meter schwanken kann. Diese Schwerkraftkarte wird künftigen Wasserstandsmessungen eine bessere Genauigkeit verleihen und Wissenschaftlern helfen, die langsame Umverteilung der Masse auf dem Planeten besser zu verstehen.
Die gemeinsame Mission der NASA und des Deutschen Zentrums für Schwerkraftwiederherstellung und Klimaexperiment (Grace) hat ihr erstes wissenschaftliches Produkt veröffentlicht, die bisher genaueste Karte des Schwerefelds der Erde. Grace ist das neueste Werkzeug für Wissenschaftler, die daran arbeiten, Geheimnisse der Ozeanzirkulation und ihre Auswirkungen auf das Klima zu entschlüsseln.
Dieses vorläufige Modell wurde aus 111 Tagen ausgewählter Grace-Daten erstellt, um die Kalibrierung und Validierung der Missionsinstrumente zu erleichtern. Es verbessert das Wissen über das Schwerefeld so sehr, dass es jetzt, Monate vor dem geplanten Beginn der routinemäßigen Grace-Wissenschaftsoperationen, für Ozeanographen freigegeben wird. Es wird erwartet, dass die Daten unsere Fähigkeit, die Ozeanzirkulation zu verstehen, die Wetter und Klima stark beeinflusst, erheblich verbessern.
Dr. Byron Tapley, Grace Principal Investigator am UT Center for Space Research, bezeichnete das neue Modell als Fest für Ozeanographen. „Dieses erste Modell stellt einen großen Fortschritt in unserem Wissen über das Schwerefeld der Erde dar. „Pre-Grace-Modelle enthielten so große Fehler, dass viele wichtige Merkmale verdeckt wurden. Grace bringt den wahren Zustand der Ozeane in einen viel schärferen Fokus, damit wir Ozeanphänomene besser erkennen können, die einen starken Einfluss auf die atmosphärischen Wettermuster, die Fischerei und den globalen Klimawandel haben. “
Grace erreicht dieses Ziel, indem sie eine genauere Definition des Erdgeoids liefert, einer imaginären Oberfläche, die nur durch das Schwerefeld der Erde definiert wird und auf der die Meeresoberflächen der Erde liegen würden, wenn sie nicht durch andere Kräfte wie Meeresströmungen, Winde und Gezeiten gestört würden. Die Geoidhöhe variiert weltweit um bis zu 200 Meter.
"Ich stelle mir das Geoid gerne als wissenschaftliches Äquivalent zum Niveau eines Zimmermanns vor. Es sagt uns, wo sich die Horizontale befindet", sagte Tapley. "Grace wird uns das Geoid mit Zentimetergenauigkeit erzählen."
Warum ist es so wichtig, die Geoidhöhe zu kennen? Dr. Lee-Lueng Fu von JPL, Wissenschaftler am Topex / Poseidon- und Jason-Projekt, sagte: „Die Meeresoberfläche ist zwar flach, aber tatsächlich mit Hügeln und Tälern bedeckt, die durch Strömungen, Winde und Gezeiten sowie durch Schwankungen des Erdschwerkraftfelds verursacht werden . „Wissenschaftler möchten diese Gravitationseffekte herausfiltern, um die Genauigkeit von Satellitenhöhenmessern wie Jason und Topex / Poseidon zu verbessern, die die Höhe der Meeresoberfläche, die Wärmespeicherung des Ozeans und die globale Ozeanzirkulation messen. Dies gibt uns ein besseres Verständnis der Ozeanzirkulation und ihrer Auswirkungen auf das Klima. “
Dr. Michael Watkins, Grace-Projektwissenschaftler am JPL, relativierte Verbesserungen des Schwerkraftmodells der Erde. „Wissenschaftler haben die Schwerkraft der Erde seit mehr als 30 Jahren untersucht und dabei sowohl Satelliten- als auch Bodenmessungen von ungleicher Qualität durchgeführt. „Mit nur wenigen Monaten unserer weltweit einheitlichen Grace-Daten haben wir die Genauigkeit des Erdgravitationsmodells je nach Größe des Gravitationsmerkmals bereits um einen Faktor zwischen 10 und fast 100 verbessert. An einigen Orten betrugen die Fehler in der Geoidhöhe basierend auf früheren Daten bis zu 1 Meter (3,3 Fuß). Jetzt können wir diese Fehler in einigen Fällen auf einen Zentimeter (0,4 Zoll) reduzieren. Das ist ein Fortschritt. "
Dr. Christoph Reigber, Co-Principal Investigator von Grace am GeoForschungsZentrum Potsdam, sagte: „Während wir die Instrumente und Subsysteme von Grace weiter bewerten und verfeinern, sind wir zuversichtlich, dass zukünftige monatliche Schwerkraftlösungen noch besser sein werden als die Karte, die wir jetzt veröffentlichen. „Mit diesen Lösungen können wir Prozesse untersuchen, die mit einer langsamen Umverteilung der Masse innerhalb der Erde und auf ihren Land-, Ozean- und Eisoberflächen verbunden sind. Unsere ersten Versuche, solche kleinen Schwerkraftsignale mit Grace zu identifizieren, sehen sehr vielversprechend aus. “
Grace erkennt winzige Schwankungen der Anziehungskraft aufgrund lokaler Änderungen der Erdmasse, indem sie Änderungen in der Trennung zweier identischer Raumfahrzeuge, die derselben Umlaufbahn in einem Abstand von etwa 220 Kilometern folgen, auf ein Zehntel der Breite eines menschlichen Haares genau misst. Grace wird die Schwankungen von Monat zu Monat abbilden, nachdem sich die Jahreszeiten, Wettermuster und der kurzfristige Klimawandel geändert haben.
Originalquelle: Pressemitteilung der University of Texas
