A new marine geoid model for Argentina combining altimetry, shipborne gravity data and CHAMP/GRACE-type EGMs

• Autorzy: Tocho C. , Vergos S. , Sideris M. G.

Warianty tytułu

PL

Nowy model morskiej geoidy dla Argentyny, utworzony przy użyciu kombinacji danych altimetrycznych, morskich danych grawimetrycznych oraz modeli geopotencjału wyznaczonych na podstawie danych z misji CHAMP i GRACE

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Marine geoid modelling in the Atlantic coastal region of Argentina is problematic. Firstly, because of the insufficient amount of available shipborne gravity data, which renders a purely gravimetric solution not feasible. Second1y, because of the very strong ocean currents, that affect the quality of satellite altimetry data, so that a purely altimetric model is too noisy, even after low-pass filtering the Sea Surface Heights (SSHs) to remove (part of) the influence of the oceanographic signals. Thus, the recommended solution is to employ a combination method and the use of all the available gravity and altimetry data together. This is a suitable solution since (i) combination methods such as least squares collocation and Input Output System Theory (IOST) inherently low-pass filter and weigh the data, and (ii) will make use of the altimetric heights to fill the gaps of the shipborne gravity data. FolIowing this idea, purely altimetric, gravimetric and combined (using the IOST method) marine geoid models have been estimated for Argentina, employing all available shipborne gravity data, satellite altimetry SSHs and the latest Earth Gravity Models (EGMs) developed from CHAMP and GRACE missions. The new EGMs are especially usefuI to assess the quality of the new geoid models, especially against EGM96, which was used in an older ERSI-onIy solution for the same area. From the comparison of the estimated geoid models with respect to stacked TOPEX/Poseidon SSHs, the authors found that the altimetric model provides the best agreement while the combined one improves the accuracy [...] of the gravimetric solution.

PL

Z modelowaniem geoidy morskiej na obszarze Atlantyku w pobliżu wybrzeży Argentyny wiąże się wiele problemów. Po pierwsze, brak wystarczającej ilości morskich danych grawimetrycznych uniemożliwia modelowanie na tym obszarze czysto grawimetrycznej geoidy. Z drugiej strony, występowanie w tym rejonie bardzo silnych prądów oceanicznych zakłóca dane altimetryczne; czysto altimetryczny model geoidy jest obarczony zbyt dużym szumem, nawet po zastosowaniu wysokości poziomu morza (SSHs), przefiltrowanych przy użyciu nisko-pasmowego filtru, do usunięcia (częściowego) wpływu sygnałów oceanograficznych. Proponowane kombinowane rozwiązanie polega zatem na łącznym wykorzystaniu wszystkich dostępnych danych grawimetrycznych i altimetrycznych. Zastosowana w nim kombinacja metod takich jak metoda kollokacji i teoria wejścia-wyjścia systemów (IOST) umożliwia filtrowanie danych przy użyciu nisko-pasmowego filtru oraz ich odpowiednie wagowanie. W rozwiązaniu tym wykorzystywane są także dane altimetryczne do wypełnienia luk w morskich danych grawimetrycznych. Wszystkie dostępne morskie dane grawimetryczne, dane altimetryczne (SSHs) i najnowsze modele geopotencjału wyznaczone z wykorzystaniem danych z misji CHAMP i GRACE zostały użyte do wyznaczenia czysto altimetrycznego, grawimetrycznego i kombinowanego (z użyciem metody IOST) modeli geoidy morskiej dla Argentyny. Nowe modele geopotencjału, odgrywają istotną rolę w podniesieniu jakości modeli geoidy, w szczególności w odniesieniu do modelu EGM96, który był wykorzystany przy opracowaniu poprzedniego modelu geoidy morskiej na tym samym obszarze przy wykorzystaniu jedynie danych altimetrycznych z satelity ERS l. Z porównania opracowanych przez autorów modeli geoidy z SSHs otrzymanymi z misji TOPEX/Poseidon wynika, że modele altimetryczne charakteryzują się najlepszą zgodnością, zaś model kombinowany charakteryzuje się większą dokładnością aniżeli model czysto grawimetryczny.

Słowa kluczowe

EN

marine geoid; altimetry; shipborne gravity; IOST; "combined" EGM; GRACE; CHAMP

PL

geoida morska Argentyny; model geoidy; dane grawimetryczne

• Wydawca: Komitet Geodezji PAN
• Czasopismo: Geodezja i Kartografia
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 54, no 4
• Strony: 177--189
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tocho C.

• Facultad de Ciencias Astronomicas y Geofisicas Paseo del Bosque s/n, 1900 La Plata, Argentina

autor

Vergos S.

• Department of Geodesy and Surveying, Aristotle University of Thessaloniki, Univ. Box. 440, 54124 Thessaloniki, Greece

autor

Sideris M. G.

• Department of Geomatics Engineering, University of Calgary 2500 University Drive N.W., Calgary, Alberta T2N IN4 Canada

Bibliografia

• [1] Andersen O.B., Knudsen P., (1998): Global gravity field from ERS1 and Geosat geodetic mission altimetry, Journal of Geophysical Research, Vol. 103, No C4, pp. 8129-8137.
• [2] Andersen O.B., Knudsen P., Trimmer R., (2005): Improved high-resolution altimetric gravity field mapping (KMS02 Global marinę gravity field), IAG Symposia, Vol. 128, F. Sanso (ed.), Springer. Proceedings of the Symposium 128: A window on the futurę of Geodesy, Sapporo, Japan, 30 June - 11 July 2003, pp. 326-331.
• [3] Andritsanos V.D., Tziavos I.N., (2002): Estimation of gravity fieldparameters by a multiple input/output system, Physics and Chemistry of the Earth, Part A, Vol. 25, No 1, pp. 39-46.
• [4] AVISO User Handbook, (1998): Corrected Sea Surface Heights (CORSSHs), AVI-NT-011-311-CN, Edition 3.1.
• [5] BGI, (2001): Personal communication.
• [6] Dahl O.C., Forsberg R., (1998): Geoid models around Sognefjord using depth data, Journal of Geodesy, Vol. 72, pp. 547-556.
• [7] Forsberg R., (1984): A study of terrain corrections, density anomalies and geophysical inversion methods in gravity field modeling, Report of the Department of Geodetic Science and Surveying No. 355, The Ohio State University, Columbus, Ohio.
• [8] Fotopoulos G., (2003): An analysis on the optimal combination of geoid, orthometric and ellipsoidal height data, PhD. Thesis, University of Calgary, Department of Geomatics Engineering, UCGE Reports Number 20185.
• [9] Heiskanen W.A., Moritz H., (1967): Physical Geodesy, W.H. Freeman, San Francisco.
• [10] Lemoine F.G., Kenyon S.C., Factim J.K., Trimmer R.G., Pavlis N.K., Chinn D.S., Cox C.M., Klosko S.M., Luthcke S.B., Torrence M.H., Wang Y.M., Williamson R.G., Pavlis E.C., Rapp R.H., Olson T.R., (1998): The development ofthe joint NASA GSFC and the National Imagery and Mapping Agency (NIMA) Geopotential Model EGM96, Pub. Goddard Space Flight Center.
• [11] Li J., Sideris M.G., (1997): Marinę gravity and geoid determination by optimal combination of satellite altimetry and shipborne grawimetry data, Journal of Geodesy, Vol. 71, pp. 209-216.
• [12] Li Y.C., (1993): HFTGVBP Software package for the solution of GVBP by means of fast Hartley/Fourier Transform, TOPOGEOP Software packages to evaluate the TOPOgraphic ejfects on GEOdetic/GEOPhysical Obserwation, Department of Geomatics Engineering, University of Calgary.
• [13] Sideris M.G., (1996): On the use of hetero geneous noisy data in spectral gravity field modeling methods, Journal of Geodesy, Vol. 70, pp. 470-479.
• [14] Smith W.H.F., Sandwell D.T., (1997): Global Sea Floor Topography from Satellite Altimetry and Ship Depth Soundings, Science Magazine, Vol. 277, Issue 5334.
• [15] Strang van Hees G., (1990): Stokes’ formula using fast Fourier techniąues, Manuscripta Geodaetica, Vol. 15, pp. 235-239.
• [16] Tocho C., Vergos G.S., Sideris M.G., (2005): Optimal marinę geoid determination in the Atlantic Coastal region of Argentina, In: F. Sansó (ed.) IAG Symposia, Vol. 128, “A Window on the Futurę of Geodesy”, Springer - Verlag Berlin Heidelberg, pp. 380-385.
• [17] Tscheming C.C., Forsberg R., Knudsen P., (1992): The GRAVSOFT package for geoid determination, In: P. Hołota, M. Vermeer (eds.), lst Continental Workshop on the Geoid in Europę, Prague, 7-9 June 1993, pp. 327-334.
• [18] Vergos G.S., (2002): Sea Surface Topography, Bathymetry and Marinę Gravity Field Modeling, MSc. Theses Dissertation, Dept of Geomatics Engineering, University of Calgary, UCGE Reports 20157, Calgary, Alberta.
• [19] Vergos G.S., Tziavos I.N., Sideris M.G., (2004): On the validation ofCHAMP- and GRACE-type EGMs and the construction of a combined model, Presented at the Joint CHAMP/GRACE Science Meeting, 6-8 July, Potsdam, Germany.
• [20] Vergos G.S., Tziavos I.N., Andritsanos V.D., (2005a): On the Determination of Marinę Geoid Models by Least Sąuares Collocation and Spectral Methods Using Heterogeneous Data, In: F. Sansó (ed.) IAG Symposia, Vol. 128, “A Window on the Futurę of Geodesy”, Springer - Verlag Berlin Heidelberg, pp. 332-337.
• [21] Vergos G.S., Tziavos I.N., Andritsanos V.D., (2005b): Gravity Data Base Generation and Geoid Model Estimation Using Heterogeneous Data, In: C. Jekeli, L. Bastos, J. Femandes (eds.) IAG Symposia, Vol. 129, “Gravity Geoid and Space Missions 2004”, Springer - Verlag Berlin Heidelberg, pp. 155-160.
• [22] Wessel P., Smith W.H.F., (1998): New improved version of The Generic Mapping Tools released, EOS Transactions, Vol. 79, No 47, pp. 579.