scholarly journals Υπολογισμός του θαλάσσιου γεωειδούς στον ελλαδικό χώρο με τη χρήση δεδομένων δορυφορικής αλτιμετρίας και μοντέλων επιχειρησιακής ωκεανογραφίας

2020 ◽  
Author(s):  
Ιωάννης Μιντουράκης
Keyword(s):  
Gravity Anomalies ◽  
National Technical ◽  
Free Air ◽  
Technical University ◽  
Free Air Gravity

Κύριο αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μεθοδολογίας για την βελτιστοποίηση του υπολογισμού του θαλάσσιου γεωειδούς στον Ελλαδικό χώρο με τη χρήση παρατηρήσεων δορυφορικής αλτιμετρίας και δεδομένων από ωκεανογραφικά μοντέλα. Ως περιοχή εφαρμογής της μεθοδολογίας επιλέχθηκε ο θαλάσσιος χώρος Βόρεια του 33ου και Νότια του 42ου παραλλήλου μεταξύ του 19ου και 30ου μεσημβρινού. Η συγκεκριμένη περιοχή, που ουσιαστικά αντιστοιχεί στον Ελλαδικό θαλάσσιο χώρο, παρουσιάζει ενδιαφέρον όχι μόνο για την τοπική επιστημονική κοινότητα, αλλά και για την παγκόσμια καθώς είναι από τις πλέον απαιτητικές θαλάσσιες περιοχές για την εφαρμογή των τεχνικών της δορυφορικής αλτιμετρίας και των μοντέλων ωκεάνιας κυκλοφορίας. Η εκτίμηση του θαλάσσιου γεωειδούς για την περιοχή της μελέτης γίνεται έμμεσα με τον υπολογισμό της επιφάνειας της ΜΣΘ από παρατηρήσεις δορυφορικής αλτιμετρίας, με βάση την τεχνική της «επαναληπτικής προσαρμογής των τόξων», και στη συνέχεια, αφαιρώντας από αυτή ένα μοντέλο ΜΔΩΤ όπως υπολογίζεται σύμφωνα με την ωκεανογραφική προσέγγιση. Με αυτό τον τρόπο παρουσιάζονται το μοντέλο της ΜΣΘ National Technical University of Athens MSS version 1 (NTUAMSSv1), και το μοντέλο του θαλάσσιου γεωειδούς National Technical University of Athens Marine Geoid version 1 (NTUAMGv1). Η "έμμεση ωκεανογραφική" προσέγγιση που ακολουθείται για τον υπολογισμό του θαλάσσιου γεωειδούς είναι μια εναλλακτική λύση στην κλασική "άμεση γεωδαιτική" προσέγγιση που βασίζεται αποκλειστικά σε παρατηρήσεις βαρύτητας. Αξίζει να σημειωθεί ότι η ωκεανογραφική προσέγγιση του θαλάσσιου γεωειδούς δεν έχει μελετηθεί και εφαρμοστεί μέχρι στιγμής στην περιοχή της μελέτης. Η ωκεανογραφική προσέγγιση του θαλάσσιου γεωειδούς είναι εξαιρετικά ελκυστική για διάφορους λόγους που αναλύονται όπως i) η ανεξαρτησία της από τη διαθεσιμότητα παρατηρήσεων θαλάσσιας βαρύτητας, και ii) η δυνατότητα υπολογισμού επικαιροποιημένων εκδόσεων των μοντέλων λαμβάνοντας υπόψη τα νέα δεδομένα τα οποία διατίθενται ελεύθερα και συνεχώς. Με βάση το μοντέλο NTUAMGv1, υπολογίζεται το πεδίο τιμών των ανωμαλιών της βαρύτητας ελευθέρου αέρα για την περιοχή της μελέτης National Technical University of Athens Free Air gravity Anomalies version 1 (NTUAFAAv1). Τα νέα τοπικά μοντέλα NTUAMSSv1, NTUAMGv1 και NTUAFAAv1 αξιολογούνται εκτενώς σε συγκρίσεις με τα αντίστοιχα παγκόσμια μοντέλα και με άλλα διαθέσιμα δεδομένα, όπως γεωμετρικά υψόμετρα από GPS σε σημεία γνωστών ορθομετρικών υψομέτρων, παρατηρήσεις ναυτικής αλτιμετρίας με GPS, από αέρος αλτιμετρία, και με δεδομένα αποστολών θαλάσσιας και από αέρος βαρύτητας. Με βάση τις συγκρίσεις, συμπεραίνεται ότι η τεχνική της επαναληπτικής προσαρμογής των τόξων έχει ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της μοντελοποίησης της ΜΣΘ και θαλάσσιου γεωειδούς στην περιοχή της μελέτης. Όσον αφορά τη συμβολή της νέας τεχνικής στη μοντελοποίηση της θαλάσσιας βαρύτητας, αυτή φαίνεται ότι προσφέρει μια μικρή βελτίωση ειδικά κοντά στις ακτές. Τέλος, σημειώνεται ότι η 'έμμεση ωκεανογραφική' έχει ορισμένα πλεονεκτήματα όπως η ομοιομορφία στη χωρική κατανομή των δεδομένων, στην περιοδικότητα, στη συνεχή και στην ελεύθερη διάθεσή τους.

5. Gravity and the figure of the Earth

2018 ◽  
pp. 69-91
Author(s):  
William Lowrie
Keyword(s):  
Accurate Determination ◽  
Measurement Techniques ◽  
Gravity Anomalies ◽  
Dynamic Processes ◽  
The Core ◽  
The Earth ◽  
Free Air ◽  
Figure Of The Earth ◽  
Free Air Gravity

‘Gravity and the figure of the Earth’ discusses the measurement of gravity and its variation at the Earth’s surface and with depth. Gravity is about 0.5 per cent stronger at the poles than at the equator and it first increases with depth until the core–mantle boundary and then sinks to zero at the Earth’s centre. Using satellites to carry out geodetic and gravimetric observations has revolutionized geodesy, creating a powerful geophysical tool for observing and measuring dynamic processes on the Earth. The various measurement techniques employed fall in two categories: precise location of a position on the Earth (such as GPS) and accurate determination of the geoid and gravitational field. Bouguer and free-air gravity anomalies and isostasy are explained.

Empirical Determination of the Gravity Anomaly Covariance Function in Mountainous Areas

1980 ◽  
Vol 34 (3) ◽  
pp. 251-264 ◽  
Author(s):  
Gerard Lachapelle ◽  
K. P. Schwarz
Keyword(s):  
Gravity Anomaly ◽  
Covariance Function ◽  
Physical Geodesy ◽  
Gravity Anomalies ◽  
Mountainous Areas ◽  
The North ◽  
Regression Parameters ◽  
Free Air ◽  
Vening Meinesz ◽  
Free Air Gravity

An evaluation of the empirical gravity anomaly covariance function using over 95 000 surface gravity anomalies in the North American Western Cordillera was carried out. A regression analysis of the data exhibits a strong and quasi-linear correlation of free air gravity anomalies with heights. This height correlation is removed from the free air anomalies prior to the numerical evaluation of the gravity anomaly covariance function. This covariance function agrees well with that evaluated previously by the authors for the remainder of Canada. A possible use for such a covariance function of ‘height independent’ gravity anomalies in mountainous areas is described. First, the height independent gravity anomaly at a point of known height is evaluated by least squares prediction using neighboring measured height independent gravity anomalies. Secondly, the part caused by the height correlation is calculated using linear regression parameters estimated previously and added to the predicted height independent gravity anomaly to obtain a predicted standard free air anomaly. This technique can be used to densify the coverage of free air anomalies for subsequent use in integral formulas of physical geodesy, e.g., those of Stokes and Vening Meinesz. This method requires that point topographic heights be given on a grid.

Free air gravity anomalies over the oceans from Seasat and GEOS 3 altimeter data

Eos ◽  
1987 ◽  
Vol 68 (2) ◽  
pp. 17 ◽  
Author(s):  
G. Balmino ◽  
B. Moynot ◽  
M. Sarrailh ◽  
N. Valès
Keyword(s):  
Gravity Anomalies ◽  
Altimeter Data ◽  
Free Air ◽  
Free Air Gravity

Sea floor topography modeling by cumulating different types of gravity information

2020 ◽  
Author(s):  
Lucia Seoane ◽  
Benjamin Beirens ◽  
Guillaume Ramillien
Keyword(s):  
New England ◽  
Gravity Data ◽  
Gravity Anomalies ◽  
Geoid Height ◽  
Extended Kalman Filtering ◽  
Sea Floor ◽  
Single Beam ◽  
Free Air ◽  
Free Air Gravity ◽  
Great Meteor Seamount

<p>We propose to cumulate complementary gravity data, i.e. geoid height and (radial) free-air gravity anomalies, to evaluate the 3-D shape of the sea floor more precisely. For this purpose, an Extended Kalman Filtering (EKF) scheme has been developed to construct the topographic solution by injecting gravity information progressively. The main advantage of this sequential cumulation of data is the reduction of the dimensions of the inverse problem. Non linear Newtonian operators have been re-evaluated from their original forms and elastic compensation of the topography is also taken into account. The efficiency of the method is proved by inversion of simulated gravity observations to converge to a stable topographic solution with an accuracy of only a few meters. Real geoid and gravity data are also inverted to estimate bathymetry around the New England and Great Meteor seamount chains. Error analysis consists of comparing our topographic solutions to accurate single beam ship tracks for validation.</p>

The Origin of Lunar Mascon Basins

Science ◽  
2013 ◽  
Vol 340 (6140) ◽  
pp. 1552-1555 ◽  
Author(s):  
H. J. Melosh ◽  
Andrew M. Freed ◽  
Brandon C. Johnson ◽  
David M. Blair ◽  
Jeffrey C. Andrews-Hanna ◽  
...  
Keyword(s):  
Gravity Data ◽  
Gravity Anomalies ◽  
Element Model ◽  
Isostatic Adjustment ◽  
Melt Pool ◽  
Free Air ◽  
Free Air Gravity ◽  
Bull's Eye ◽  
Gravity Recovery ◽  
The Impact

High-resolution gravity data from the Gravity Recovery and Interior Laboratory spacecraft have clarified the origin of lunar mass concentrations (mascons). Free-air gravity anomalies over lunar impact basins display bull’s-eye patterns consisting of a central positive (mascon) anomaly, a surrounding negative collar, and a positive outer annulus. We show that this pattern results from impact basin excavation and collapse followed by isostatic adjustment and cooling and contraction of a voluminous melt pool. We used a hydrocode to simulate the impact and a self-consistent finite-element model to simulate the subsequent viscoelastic relaxation and cooling. The primary parameters controlling the modeled gravity signatures of mascon basins are the impactor energy, the lunar thermal gradient at the time of impact, the crustal thickness, and the extent of volcanic fill.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document