Lokalisierte Auswertung von zeitvariablen Satellitenschwerefeldbeobachtungen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Philipp Zingerle
• Fachliche Zuordnung: Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568370707

Zeitvariable Schwerefeldbeobachtungen von dedizierten Satellitenmissionen gewinnen zunehmend an Bedeutung, da sie eine unabhängige und globale Informationsquelle für alle massenbezogenen Forschungsbereiche darstellen (z.B. Geowissenschaften). Um diesem Trend gerecht zu werden, sind derzeit mehrere zukünftige dedizierte Erdbeobachtungsmissionen in Planung (z. B. ESA NGGM). Das Hauptziel dieser Missionen ist es die Genauigkeit und Verfügbarkeit zeitvariabler Schwerefeldbeobachtungen weiter zu verbessern. Da daher zu erwarten ist, dass sich künftig die Qualität dieser Beobachtungen weiter verbessert, ist absehbar, dass die derzeitigen Standardmethoden zur Schwerefeldprozessierung bald zum limitierenden Faktor werden: In der aktuellen Standardprozessierung werden Schwerefeldbeobachtungen über einen längeren Zeitraum (z. B. einen Monat) akkumuliert, um für diesen Zeitraum eine statische globale Lösung abzuleiten. Längere Zeiträume sind dabei erforderlich, um eine globale Abdeckung zu gewährleisten, die zur globalen Modellierung notwendig ist. Das Hauptproblem dieses Ansatzes besteht darin, dass das Schwerefeld der Erde signifikante Kurzzeitschwankungen aufweist (z. B. tägliche), die dadurch nicht modelliert werden können. Dies führt unweigerlich zum sogenannten zeitlichen Aliasing, das die Genauigkeit der endgültigen Lösung inhärent begrenzt. Die einzig realistische Möglichkeit des zeitlichen Aliasings zu umgehen besteht aktuell darin, von vornherein auf eine globale Modellierung zu verzichten und damit auch auf die nötige Akkumulationszeit. Ohne den globalen Ansatz müssen Schwerefelddaten jedoch lokal auf Basis der In-situ-Beobachtungen der Satelliten ausgewertet werden. Bei LL-SST-Missionen ist diese In-situ-Beobachtung die sogenannte LGD, die für Nicht-Experten nur sehr schwer interpretierbar sind. Diese beschränkt derzeit maßgeblich die Verwendbarkeit der LGD für ein breiteres Anwenderfeld. Dieser Umstand stellt die Motivation für diesen Antrag dar, der darauf abzielt, die Anwendbarkeit und den Nutzen der LGD grundlegend zu verbessern. Dies soll dadurch erreicht werden, indem (1) die LGD durch eine Transferfunktion in eine intuitiv verständliche Größe übersetzt werden soll, und (2) indem die LGD für echtzeitnahe Anwendungen erprobt werden soll. Der Fokus dieses Projekts liegt daher auf der Methodenentwicklung und -validierung. Für eine objektive und aussagekräftige Validierung der Methoden ist es erforderlich, in einer simulierten Umgebung zu arbeiten, in der die Referenz genau definiert sind. Das Einrichten einer solchen Umgebung und das auswählen von simulierten Testszenarien stellt daher eine weitere Hauptaufgabe (3) dieses Projekts dar. Abschließend (4) soll anhand realer (GRACE-FO) Datenszenarien gezeigt werden, dass die entwickelten Methoden auch außerhalb der Simulationsumgebung korrekt funktionieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr.-Ing. Thomas Gruber; Professor Dr. Roland Pail