Fehleranalyse und -reduktion bei der präzisen Bahnbestimmung von Altimetriesatelliten (MEPODAS)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die hochgenaue Bestimmung und Überwachung des Meeresspiegels und seiner Veränderungen ist nur möglich, wenn die Positionen der verwendeten Altimetersatelliten sehr genau bekannt sind. In den letzten 30 Jahren wurden erhebliche Fortschritte bei der Verbesserung der Bahngenauigkeiten von Altimetersatelliten erzielt, wodurch sich die Qualität ihrer radialen Komponente von Dezimetern bis in den Subzentimeter hinein verbessert hat. Ziel von MEPO- DAS war es, die derzeitigen Ungenauigkeiten in der präzisen Bahnbestimmung (POD) von Altimetersatelliten zu quantifizieren, die Auswirkungen verschiedener Modelle und Parametrisierungen auf die POD-Genauigkeit zu untersuchen und Möglichkeiten zur weiteren Verbesserung der Bahnqualität dieser Satelliten zu finden. Vergleiche aktueller Bahnlösungen von Altimetersatelliten zeigen, dass die Satellitenpositionen der aus DORIS- und GPS-Beobachtungen abgeleiteten Bahnen für Jason und Sentinel-3 Missionen in radialer Richtung bis auf 0.4–1.0 cm (RMS) übereinstimmen, für die ältere TO- PEX/Poseidon Mission sind es 1.9 cm. Im Laufe der Jahre, verbesserte sich die Standardabweichung der radialen Fehler dabei von 1.14 cm (GDR-C) auf 0.98 cm (POE-F). Ursachen für die derzeit verbleibenden POD-Fehler bei diesen niedrigfliegenden Satelliten sind nicht-lineare geodätische Stationsbewegungen, zeitliche Schwerkraftänderungen, die inhomogene Verteilung der SLR-Bodenstationen und Schwierigkeiten bei der Modellierung nicht-gravitativer Kräfte, wie z. B. die Selbstabschattung der Satelliten und stations- und satellitenspezifische systematische Fehler. Das Projekt hat gezeigt, dass zur weiteren Steigerung der Bahnqualität die Weiterentwicklung der POD-Hintergrundmodelle sowie mögliche Verbesserungen der geodätischen Beobachtungsysteme angestrebt werden sollte. Um die derzeit verbleibenden Fehler in den Altimeterpositionen zu verringern, ist darüber hinaus eine regelmäßige (mindestens einmal all 5–6 Jahre) Neuberechnung der Referenzrahmenrealisierungen sowie der zeitvariablen Schwerefeldmodelle erforderlich, wobei alle Daten bis zurück ins Jahr 1992 einbezogen werden sollten. Auch die Schätzung von stations- und satellitenspezifischen Rangebiases (RB) in SLR-Analysen ermöglicht eine Abschwächung der verbleibenden Fehler. Allerdings sollte man bei der Schätzung von bogenweisen RBs pro Station vorsichtig sein, da einige wichtige geophysikalische Informationen in radialer Richtung des Orbit-Systems und der Stationshöhen durch häufig geschätzte RBs absorbiert werden können. Die Entwicklung verbesserter Modelle für die Modellierung nicht-gravitativer Kräfte unter Berücksichtigung von Selbstabschattungseffekten und thermischer Dissipation wird die Bahnfehler zusätzlich reduzieren. Weitere Anstrengungen sollten unternommen werden, um geographisch korrelierte Fehler durch homogenere geodätische Beobachtungsnetze zu reduzieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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On the current accuracy of altimetry satellite orbits. Copernicus GmbH.
Rudenko, Sergei; Dettmering, Denise; Bloßfeld, Mathis; Zeitlhöfler, Julian & Alkahal, Riva
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Application of the ITRS2020 realizations for precise orbit determination of SLR and altimetry satellites. IAG International Symposium on Reference Frames for Applications in Geosciences (REFAG 2022), Thessaloniki, Greece, 17-20 October, 2022
Rudenko S., Bloßfeld M., Zeitlhöfler J., Kehm A., Dettmering D., Glomsda M., Angermann D. & Seitz M.
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On the accuracy of contemporary orbits of altimetry satellites in the radial direction. 2022 Ocean Surface Topography Science Team Meeting, Venice, Italy, 31 October 31 – 4 November, 2022
Rudenko S., Dettmering D., Bloßfeld M., Zeitlhöfler J. & Alkahal R.
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Precise orbit determination of SLR and altimetry satellites using ITRS2020 realizations. The 22nd International Workshop on Laser Ranging, Guadalajara, Spain and online, 7-11 November 2022
Rudenko S., Bloßfeld M., Kehm A., Dettmering D., Zeitlhöfler J., Glomsda M., Angermann D. & Seitz M.
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DGFI-TUM DSO1 orbits of altimetry satellites TOPEX/Poseidon, Jason-1, Jason-2 and Jason-3 derived from SLR data in the SLRF2014 reference frame (data). Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut, Zenodo
Rudenko S., Zeitlhöfler J. & Bloßfeld M.
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Evaluation of ITRS 2020 realizations for precise orbit determination of altimetry satellites. IDS AWG Meeting, Saint-Mandé, Paris, France, 29 November 2023
Rudenko S., Bloßfeld M., Dettmering D. & Zeitlhöfler J.
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Evaluation of the ITRS 2020 realizations for POD of altimetry satellites. 2023 Ocean Surface Topography Science Team Meeting, San Juan, Puerto Rico, 7-11 November, 2023
Rudenko S., Dettmering D., Bloßfeld M. & Zeitlhöfler J.
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Impact of SLR long-term mean range biases on the orbits of altimetry and SLR satellites for ITRS2020 realizations. Copernicus GmbH.
Rudenko, Sergei; Bloßfeld, Mathis; Zeitlhöfler, Julian; Kehm, Alexander & Dettmering, Denise
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Radial Orbit Errors of Contemporary Altimetry Satellite Orbits. Surveys in Geophysics, 44(3), 705-737.
Rudenko, Sergei; Dettmering, Denise; Zeitlhöfler, Julian; Alkahal, Riva; Upadhyay, Dhruv & Bloßfeld, Mathis
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Results of tests of the Earth‘s mean time-variable gravity field model CNES_GRGS.RL05MF_combined_GRACE_SLR_DORIS using precise orbit determination of TOPEX/Poseidon and Jason satellites. IDS AWG Meeting, online, 18 April 2023
Rudenko S., Alkahal R., Bloßfeld M. & Lemoine J.-M.
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Station-dependent satellite laser ranging measurement corrections for TOPEX/Poseidon. Advances in Space Research, 71(1), 975-996.
Zeitlhöfler, Julian; Bloßfeld, Mathis; Rudenko, Sergei; Dettmering, Denise & Seitz, Florian
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Impact of new Earth’s time-variable gravity field models on orbits of altimetry satellites. Copernicus GmbH.
Rudenko, Sergei; Dettmering, Denise; Bloßfeld, Mathis & Zeitlhöfler, Julian
