Die Fennoskandische Landhebung: ein Test- und Anwendungsgebiet für GRACE
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Projekt wurde die nacheiszeitliche Landhebung in Fennoskandien mit Hilfe der Absolutgravimetrie großräumig bestimmt. Die unabhängige gleichzeitige terrestrische Vermessung der Landhebung unterstützt die Gravitationsfeldmission GRACE: Sie erlaubt die Zuverlässigkeit und Qualität der Satellitenergebnisse zu überprüfen und ergänzt die Satellitendaten. Von 2003 bis 2008 führte das Institut für Erdmessung (IfE) jährlich Absolutschweremessungen mit dem Absolutgravimeter FG5-220 im Nordischen Absolutschwerenetz durch. Die Untersuchungen zeigen, dass die Landhebung absolutgravimetrisch signifikant mit hoher Genauigkeit bestimmt wurde – ein exzellentes Ergebnis. Vergleiche zwischen der terrestrischen Vermessung und der satellitengestützen Vermessung durch GRACE zeigen sehr gute Übereinstimmungen im Landhebungszentrum. Ein Schwerpunkt des Projektes war u.a. die komplexe Modellierung der Schwerewirkung aufgrund von atmosphärischen Änderungen, indem global verteilte 3D- und 2D-Wetterdaten verwendet wurden. Mit dem verbesserten Modell konnte eine höhere Genauigkeit bei der Reduktion der rohen Absolutschweremessungen erreicht werden. Zur Beschreibung des Landhebungsprozesses wurde der Verhältnisfaktor zwischen der zeitlichen Schwereänderung und der zeitlichen Höhenänderung berechnet. Aus den IfE-Schwereänderungen und den entsprechenden GPS-Höhenänderungen wurde ein Faktor von etwa -1.7 nm/s² pro mm empirisch abgeleitet, der aus einer relativ kurzen absolutgravimetrischen Messzeitreihen von 4 bis 5 Jahren bestimmt werden konnte. Dieser Faktor kann zukünftig verwendet werden, um Schwereänderungen aufgrund der Landhebung aus GPS-Höhenänderungen zu erhalten. Die Projektarbeit zeigt, dass mit dem Absolutgravimeter FG5 Messgenauigkeiten erzielt werden können, die es ermöglichen, geodynamische Phänomene wie die Fennoskandische Landhebung über einen Zeitraum von nur 5 Jahren signifikant zu beobachten und die Satellitenmessungen zu unterstützen. Die Absolutgravimetrie kann in Zukunft sehr gut für weitere geophysikalische Fragestellungen eingesetzt werden. Nachdem dieses Projekt 2003 initiiert wurde, waren die skandinavischen Partnerinstitutionen motiviert, eigene Absolutgravimeter zu beschaffen. Mittlerweile verfügen die Länder Finnland, Schweden und Norwegen jeweils über ein FG5-Instrument sowie Dänemark über ein A10- Gravimeter. Für das Observatorium in Onsala wurde im Jahr 2009 ein Supraleitgravimeter beschafft. Die Initiative der Partner bestätigt die Wichtigkeit und Notwendigkeit der Vermessung Fennoskandiens. Dieses Projekt ist ein hervorragendes Beispiel für erfolgreiche internationale Kooperation, das zugleich den Anstoß für langjährige Folgeaktivitäten liefert und somit langfristig zum besseren Verständnis des Systems Erde beiträgt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Precise definition of the effective measurement height of free-fall absolute gravimeters. Metrologia 40, 62-65, 2003
Timmen, L.
- The capacity of the Scintrex Autograv CG-3M no. 4492 gravimeter for “absolute-scale” surveys. In: P. M. L. de Menezes (Ed.): Revista Brasileira de Cartografia (Brazilian Journal of Cartography), No. 56/02, 89-95
Timmen, L., O. Gitlein
- Die Erde hebt sich - Die fennoskandische Landhebung: Ein Test- und Anwendungsgebiet für die Satellitenmission GRACE. Unimagazin Hannover, Forschungsmagazin d. Univ. Hannover, Mitt. Freundeskreis d. Univ. Hannover e.V., Heft 3/4, 32-35, Hannover, 2005
Timmen, L., J. Müller, O. Gitlein, H. Denker
- Gravity changes in the Fennoscandian land uplift area to be observed by GRACE and absolute gravimetry. In: Jekeli, Bastos, Fernandes (Eds.): IAG International Symposium Volume 129, “Gravity, Geoid and Space Missions - GGSM2004”, Porto/Portugal, S. 304-309, Springer, 2005
Müller, J., Timmen L., Gitlein, O., Denker, H.
- Observing Fennoscandian Gravity Change by Absolute Gravimetry. In: F. Sansò, A.J. Gil (Eds.): “Geodetic Deformation Monitoring: From Geophysical to Engineering Roles”, IAG Symp. 131, 193-199, Springer, Berlin, Heidelberg, 2006
Timmen, L., Gitlein, O., Müller, J., Denker, H., Mäkinen, J., Bilker, M., Pettersen, B. R., Lysaker, D. I., Omang, O. C. D., Svendsen, J. G. G., Wilmes, H., Falk, R., Reinhold, A., Hoppe, W., Scherneck, H.-G., Engen, B., Harsson, B. G., Engfeldt, A., Lilje, M., Strykowski, G., Forsberg, R.
- Atmospheric Mass Flow Reduction for Terrestrial Absolute Gravimetry in the Fennoscandian Land Uplift Network. In: P. Tregoning, C. Rizos (Eds.): Dynamic Planet, IAG Symposium, Cairns, Australia, 22-26 Aug. 2005, Volume 130, S. 461-466, Springer, 2007
Gitlein, O., Timmen, L.
- Determination of Mass Variations in Northern Europe from GRACE Data. Proceed. 1st Internat. Symp. of the Internat. Gravity Field Service, 28 Aug. – 1 Sept., 2006, Istanbul, Turkey, Harita Dergisi, Special Issue 18, 424-429, Ankara, 2007
Müller, J., Neumann-Redlin, M., Denker, H.
- Gravity Changes in Northern Europe As Observed by GRACE. In: P. Tregoning, C. Rizos (Eds.): Dynamic Planet, IAG Symposium, Cairns, Australia, 22-26 Aug. 2005, Volume 130, S. 523-526, Springer, 2007
Müller, J., Neumann-Redlin, M., Jarecki, F., Denker, H., Gitlein, O.
- Observing Fennoscandian Geoid Change for GRACE Validation. In: Proceedings Joint CHAMP/GRACE Science Meeting, GFZ Potsdam, 6-8 July 2004
Timmen, L., O. Gitlein, J. Müller, H. Denker, J. Mäkinen, M. Bilker, H. Wilmes, R. Falk, A. Reinhold, W. Hoppe, B.R. Pettersen, O.C.D. Omang, J.G.G. Svendsen, O. Øvstedal, H.-G. Scherneck, B. Engen, A. Engfeldt, G. Strykowski, R. Forsberg
- Absolute gravimetry with the Hannover meters JILAg-3 and FG5-220, and their deployment in a Danish- German cooperation. zfv, Heft 3/2008, 133. Jahrgang, S. 149-163, 2008
Timmen, L., Gitlein, O., Müller, J., Strykowski, G., Forsberg, R.
- Analysis of Mass Variations in Northern Glacial Rebound Areas from GRACE Data. In: Observing Our Changing Earth. Reviewed Proceedings of the IAG General Assembly, Perugia, Italien, 2. –13. Juli 2007, ed. by M.Sideris, Springer, Berlin/Heidelberg/New York, IAG Symposia Series No. 133 (Online), p. 501-510, 2008
Steffen, H., Müller, J., Denker, H.
- Glacial isostatic adjustment in Fennoscandia from GRACE data and comparison with geodynamical models. Journal of Geodynamics, Vol. 46, P. 155-164, 2008
Steffen, H., Denker, H., Müller, J.
- Observing Absolute Gravity Acceleration in the Fennoscandian Land Uplift Area. In: V. G. Peshekhonov (Ed.-in-Chief): Terrestrial Gravimetry: Static and Mobile Measurements (TG-SMM2007), Int. Symposium, Elektropribor, St. Petersburg, 2008
Gitlein, O., Timmen, L., Müller, J., Denker, H., Mäkinen, J., Bilker-Koivula, M., Pettersen, B.R., Lysaker, D.I., Svendsen, J.G.G., Breili, K., Wilmes, H., Falk, R., Reinhold, A., Hoppe, W., Scherneck, H.-G., Engen, B., Omang, O.C.D., Engfeldt, A., Lilje, M., Ågren, J., Lidberg, M., Strykowski, G., Forsberg, R.
- Repeated Absolute Gravity Measurements in Finland. In: V. G. Peshekhonov (Ed.-in-Chief): Terrestrial Gravimetry: Static and Mobile Measurements (TG-SMM2007), Int. Symposium, Elektropribor, St. Petersburg, 2008
Bilker-Koivula, M., Mäkinen, J., Timmen, L., Gitlein, O., Klopping, F., Falk, R.
- 2009: Absolutgravimetrische Bestimmung der Fennoskandischen Landhebung mit dem FG5-220. Dissertation erscheint in der Schriftenreihe „Wissenschaftliche Arbeiten der Fachrichtung Geodäsie und Geoinformatik der Leibniz Universität Hannover“ (ISSN 0174-1454) als Heft Nr. 281, 2009. Gleichzeitig in Reihe C der Deutschen Geodätischen Kommission bei der Bayerischen Akademie der Wissenschaften (ISSN 0065-5325), Nr. 643 online
Gitlein, O.
- Present rate of uplift in Fennoscandia from GRACE and absolute gravimetry. Tectonophysics 474, S. 69–77, 2009
Steffen, H., Gitlein, O., Denker, H., Müller, J., Timmen, L.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.tecto.2009.01.012)
