Сравнение глобальных моделей гравитационного поля Земли Гаязов И.С. 1, Попадьёв В.В. 2, Сермягин Р.А. 2, Цыбанков И.В. 2 1 Институт прикладной астрономии РАН 2 Филиал ФГУП «ЦКГФ» «ЦНИИГАиК» КВНО Апреля 2013 Санкт Петербург

Измеряемые характеристики ускорение силы тяжести (гравиметрия наземная, морская, аэрогравиметрия) ускорение силы притяжения (анализ возмущений спутниковых орбит) высота над океаном (альтиметрия) межспутниковые измерения (SST high-low, SST low-low) градиенты силы тяжести (градиометрия SGG)

Параметризация геопотенциала

1. Использование низкочастотной области ГПЗ для прогноз орбит Степень усечения для достижения точности 0.5 мм в орбите Большая полуось орбиты, км СпутникСтепень усечения 7330Starlette Lageos GNSS15

2. Геодезические приложения на основе высокочастотной области ГПЗ Локальные и региональные неоднородности поля: –высоты квазигеоида (5 см в ФЦП !) –аномалии силы тяжести –уклонения отвесной линии ГНСС нивелирование Построение единой общемировой системы нормальных высот Контроль геоцентричности систем координат Навигация по гравитационному полю Специальные задачи (калибровка морской гравиметрии, …)

Глобальные модели Период: 2008 – 2013 Число моделей: 32+2 Максимальные степени: Данные: GOCE (SGG), Grace (SST-ll), Lageos, G, A

МодельГодСтепеньДанные Ссылка GO_CONS_GCF_2_TIM_R S(Goce)Pail et al, 2011 GO_CONS_GCF_2_DIR_R S(Goce,Grace,Lageos)Bruinsma et al, 2010 EIGEN-6C S(Goce,Grace,Lageos),G,AForste et al, 2012 DGM-1S S(Goce,Grace)Hashemi Farahani, et al GOCO03S S(Goce,Grace,...)Mayer-Gurr, et al GO_CONS_GCF_2_DIR_R S(Goce,Grace,Lageos)Bruinsma et al, 2010 GO_CONS_GCF_2_TIM_R S(Goce)Pail et al, 2011 GIF S(Grace),G,ARies te al, 2011 EIGEN-6C S(Goce,Grace,Lageos),G,AForste et al, 2011 EIGEN-6S S(Goce,Grace,Lageos)Forste et al, 2011 GOCO02S S(Goce,Grace,...)Goiginger et al, 2011 AIUB-GRACE03S S(Grace)Jaggi et al, 2011 GO_CONS_GCF_2_DIR_R S(Goce)Bruinsma et al, 2010 GO_CONS_GCF_2_TIM_R S(Goce)Pail et al, 2011 GO_CONS_GCF_2_SPW_R S(Goce)Migliaccio et al, 2011 GO_CONS_GCF_2_DIR_R S(Goce)Bruinsma et al, 2010 GO_CONS_GCF_2_TIM_R S(Goce)Pail et al, 2010a GO_CONS_GCF_2_SPW_R S(Goce)Migliaccio et al, 2010 GOCO01S S(Goce,Grace)Pail et al, 2010b EIGEN-51C S(Grace,Champ),G,ABruinsma et al, 2010 ITG-Grace2010s S(Grace)Mayer-Gurr et al, 2010 AIUB-GRACE02S S(Grace)Jaggi et al, 2009 GGM03C S(Grace),G,ATapley et al, 2007 GGM03S S(Grace)Tapley et al, 2007 AIUB-GRACE01S S(Grace)Jaggi et al, 2008 EIGEN-5S S(Grace,Lageos)Forste et al, 2008 EIGEN-5C S(Grace,Lageos),G,AForste et al, 2008 EGM S(Grace),G,APavlis et al, 2008

Характеристики использованных данных

Модели ЦНИИГАиК ГАО2008 ГАО2012 (v1, v2) Использованные данные для ГАО2012: –измерения ускорения силы тяжести в площадных и маршрутных съемках на суше и в Мировом океане различного масштаба; –альтиметрические данные в виде средних аномалий силы тяжести –данные спутниковой градиентометрии в виде системы коэффициентов модели GOCE (модель EIGEN-6С); –данные анализа возмущений орбит системы спутник–спутник GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment); –данные об осредненных высотах рельефа местности для учета поправок за рельеф;

Качественные оценки Для моделей без использования гравиметрических данных Lmax 360 Для моделей только по GOCE и GRACE Lmax комбинированные модели имеют Lmax > 360 –EGM2008 (2190) –EIGEN-6C (1420) –EIGEN-6C2 (1949) В моделях EIGEN все коэффициенты до степени 50: G(t)=G(t0)+DOT*(t-t0 )+C1A*cos(ωa*(t-t0))+S1A*sin(ωa*(t-t0)) +C2A*cos(ωsa*(t-t0))+S2A*sin(ωsa*(t-t0)) t0=2005.0, DOT= скорость C1A, S1A = амплитуды annual terms C2A, S2A = semi-annual terms

Количественные оценки сравнение по степенным дисперсиям коэффициентов сравнение по различным трансформантам (высоты квазигеоида, абсолютные значения силы тяжести, уклонения отвесных линий)

Сравнение моделей EGM2008 и EIGEN-6C2

Сравнение моделей EIGEN-6C и EIGEN-6C2

Сравнение моделей ГАО2012 и EIGEN-6C

Сравнение моделей EGM2008 и EIGEN-6C2

Нерегулярные изменения коэффициентов низких гармоник

Использование высот квазигеоида Значения высот квазигеоида по глобальной модели Основное соотношение H = H γ + ζ

Высоты гвазигеоида на территории РФ

Отклонения геометрического квазигеоида от глобальной модели ГАО2012

Модель Ст. Территория Число пунктов Среднее,м СКО,м GAO2012.v1 360 Россия 526 0,25 0,73 GAO2012.v ,24 0,60 EIGEN-6C 360 0,21 0,51 EGM ,20 0,53

Заключение Необходим мониторинг временных вариаций коэффициентов низших гармоник спутниковыми методами (Лагеос) Данные измерительных платформ на низкоорбитальных спутниках (SGG, SST, A) не позволяют построить модели высокого разрешения с Lmax >360 Необходимы исследования корректной редукции спутниковых градиометрических данных на земную поверхность В моделях более высокого разрешения при Lmax > 360 теряются свойства глобальности из-за проблемы «белых пятен» В РФ отсутствуют технические средства измерений для построения глобальных моделей высокого разрешения Необходимо обновление гравиметрической съемки РФ масштаба 1: (в перспективе до 1: )

Спасибо за внимание !