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Die Erde atmet

ForscherInnen am Institut für Geodäsie und Geophysik der Technischen Universität (TU) Wien untersuchen die Auswirkungen der Erdatmosphäre auf die Figur, das Rotationsverhalten und das Schwerefeld unseres Planeten.

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Johannes Böhm

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Abb. 1: Das Konzept

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Abb. 2

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Abb. 2

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Die Erdatmosphäre bildet nicht nur die Voraussetzung für menschliches Leben auf der Erde, sondern verändert auch deren Figur, das Rotationsverhalten und das Schwerefeld unseres Planeten. Das Forschungsprojekt "Global Geodetic Observing System (GGOS) Atmosphäre" behandelt diese komplexen Zusammenhänge in einem umfassenden und fachübergreifenden Ansatz und wird vom Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) finanziert. Dadurch trägt die Wissenschaft zu einem besseren Verständnis des Systems Erde bei und unterstützt die Entwicklung des weltweiten geowissenschaftlichen Beobachtungssystems Global Geodetic Observing System (GGOS).

Am Puls der Erde

In der modernen Geodäsie und im speziellen bei den geodätischen Weltraumverfahren müssen verschiedene Einflüsse der Atmosphäre berücksichtigt werden. Die Atmosphäre verzögert die Radiosignale der GPS-Satelliten wie auch jene der extragalaktischen Radioquellen, die mit dem Verfahren der Very Long Baseline Interferometry (VLBI) beobachtet werden. Atmosphärische Auflasten (= Luftdruck), z.B. während einer Hochdruckwetterlage, deformieren die quasi elastisch reagierende Erde um bis zu zwei Zentimeter und verändern auch die Erdanziehung. Entsprechend müssen Beobachtungen des Erdschwerefeldes, die z.B. mit speziellen Satellitenmissionen durchgeführt werden, wegen atmosphärischer Effekte korrigiert werden. Schließlich werden auch kleine, aber messbare Schwankungen der Erdrotation, die sich durch die Polbewegung und Veränderungen der Länge eines Tages ausdrücken, zu einem beträchtlichen Teil durch Prozesse in der Atmosphäre verursacht.

Weltumspannende Beobachtung und Vernetzung

Die Atmosphäre spielt daher eine entscheidende Rolle für die Entwicklung des „Global Geodetic Observing System (GGOS)“ der International Association of Geodesy (IAG) mit seiner zentralen Thematik 'Globale Deformation und Massenverlagerungen im System Erde' zu erforschen. Innerhalb von GGOS, an dem weltweit Hunderte von GeowissenschafterInnen mitarbeiten, sollen die unterschiedlichen geodätischen und geophysikalischen Messungen integriert und kombiniert werden, die heutzutage auf der Erde oder vom Weltall aus durchgeführt werden. "Nur so lassen sich Schlussfolgerungen mit großer Relevanz für die Gesellschaft ziehen, wie z.B. Aussagen für die Klimaforschung oder die Vorhersage von Naturkatastrophen", erklärt TU-Forscher Johannes Böhm.
Wichtige Voraussetzung dieses weltweiten geowissenschaftlichen Beobachtungssystems sind dabei präzise globale Referenzrahmen (vgl. Abb. 1). Nur wenn ein stabiles, extrem genaues und weltweites Netz von Festpunkten vorliegt, können langsame Veränderungen auf der Erde, wie z.B. die Bewegung der Kontinentalplatten oder Meeresspiegelvariationen exakt bestimmt werden.

Wetterdaten für geodynamische Parameter


Die zentrale Aufgabe des Projektes "GGOS Atmosphäre" ist es, konsistente und homogene Modelle für (1) atmosphärische Auflasteffekte, (2) atmosphärische Drehimpulsfunktionen und (3) Koeffizienten des Gravitationspotentiales der Atmosphäre aus einem gemeinsamen Datensatz zu berechnen. Und das jeweils mit denselben meteorologischen Größen wie Luftdruck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit. Verwendet werden dabei Daten des European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) mit der höchstmöglichen räumlichen und zeitlichen Auflösung.

Die Einflüsse von verschiedenen Datenklassen des ECMWF sowie der unterschiedlichen geophysikalischen Modelle auf die drei oben beschriebenen Phänomene werden untersucht. Sobald die am besten geeigneten Klassen und Modelle gefunden sind, werden am Institut für Geodäsie und Geophysik die Auflasteffekte, Drehimpulsfunktionen, und Koeffizienten des Gravitationspotentiales der Atmosphäre umfassend für den gesamten Zeitraum der vorliegenden weltraumgeodätischen Beobachtungen berechnet und der internationalen Wissenschaftsgemeinschaft zur Verfügung gestellt. Die Erkenntnisse aus dem Forschungsprojekt erhöhen das Verständnis des Systems Erde. Dieses beruht auf der fachübergreifenden Kenntnis der Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Komponenten der Erde (z.B. feste Erde, Ozeane, Atmosphäre) und der entsprechenden Veränderungen von Geometrie, Rotation und Schwerefeld der Erde.

Links:
Global Geodetic Observing System: http://www.ggos.org/
European Centre for Medium-Range Weather Forecasts: http://www.ecmwf.int/
International Association of Geodesy: http://www.iag-aig.org/

Rückfragehinweis:
Privatdoz. Dipl.-Ing. Dr.techn. Johannes Böhm
Technische Universität Wien
Institut für Geodäsie und Geophysik
Gußhausstraße 25-29, 1040 Wien
T: +43 (1) 58801 - 128 64
F: +43 (1) 58801 - 128 96
johannes.boehm@tuwien.ac.at
http://info.tuwien.ac.at/hg/staff/johannes.boehm

Aussender:
TU Wien
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Bettina Neunteufl, MAS
Operngasse 11/E011
A-1040 Wien
T +43-1-58801-41025
F +43-1-58801-41093
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