Wissenschaftliche Auswertung und Betrieb GRACE-FO
Hintergrund
Um die Massenverteilung und Massentransporte im System Erde in einem globalen Maßstab, mit einheitlicher und hoher Genauigkeit und über möglichst lange Zeitskalen beobachten zu können, benötigt man dedizierte Schwerefeldsatellitenmissionen. Diese Missionen wurden bzw. werden in unserer Sektion gemeinsam mit der deutschen Industrie, der NASA, der ESA und dem DLR entwickelt, in Kooperation mit dem German Space Operation Center (GSOC) betrieben und mit einer den internationalen Standards entsprechenden Software (EPOS) ausgewertet.
Die GRACE (Gravity Recovery and Climate Mission, 2002-2017) und seit 2018 die GRACE-Nachfolgemission GRACE-FO (Follow-on) dienen dazu Variationen im kontinentalen Wasserkreislauf, sichtbar in Fluten, Dürren oder Grundwasservariationen, oder das Abschmelzen des Eises in den Polarregionen oder in den großen Gletschersystemen zu beobachten.
Beide Missionen sind mit hochsensitiven Instrumenten, wie einem hochpräzisen Intersatellitenlink zur Vermessung von kleinsten Abstandsänderungen zwischen den beiden Zwillingssatelliten oder Beschleunigungsmessern zur Erfassung von nicht-gravitativen Störkräften, ausgestattet. Das GFZ spielte bzw. spielt dabei eine führende Rolle in der Auswertung und im Betrieb dieser modernen Satellitenmissionen. So waren bzw. sind wir bei beiden Missionen Teil des gemeinsamen deutsch/amerikanischen wissenschaftlichen Auswertesystems (Science Data System, SDS). Dort verwenden wir die Level-1B Instrumentendaten um monatliche Level-2 Schwerefeldmodelle zu berechnen. Zusätzlich werden aus diesen Modellen nutzerfreundlichere Level-3 Produkte erzeugt, in dem die Level-2 Kugelfunktionskoeffizienten in gegitterte Funktionale des Erdschwerepotentials (wie z.B. Änderung der äquivalenten Wassersäule) umgewandelt werden. Alle Daten werden am GFZ kostenlos den Anwendern über das Information System and Data Center (ISDC) angeboten. Level-3 Daten kann man sich im Gravity Information System (GravIS) zusätzlich visualisieren.
Um den Zustand der Satelliten und Instrumente kontinuierlich im Alltag zu überwachen und die Level-0 Rohdaten möglichst jeden Umlauf um die Erde von den Satelliten zum Boden zu laden, betreibt das GFZ eine Satellitenempfangsstation in Ny-Ålesund auf Spitzbergen. Den täglichen Betrieb der Satelliten beim GSOC überwacht der GFZ Deputy Operations Mission Manager.
Detaillierte Details zur Auswertung und Betrieb finden sich auf den GRACE, GRACE-FO und GRACE-C Projektseiten.
Wissenschaftliche Schlüsselfragen
- Wie kann die Genauigkeit der monatlichen Schwerefeldmodelle weiter verbessert werden?
- Welche klima-relevanten Veränderungen im System Erde lassen sich aus den Zeitreihen seit 2002 ableiten?
- Wie kann der Betrieb der GRACE-FO Satelliten und ihrer Instrumente weiter optimiert werden, so dass möglichst noch viele Jahre zusätzliche Daten gewonnen werden können?
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