Σύγχρονες δορυφορικές αποστολές μελέτης του πεδίου βαρύτητας της Γης και συμβολή στις γεωεπιστήμες

Περίληψη

ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαπέντε χρόνων τέθηκε σε τροχιά από την ESA και τη NASA ένας σημαντικός αριθμός δορυφόρων με αποκλειστικό σκοπό την παρατήρηση του πεδίου βαρύτητας της Γης με πρωτόγνωρη ακρίβεια και διακριτική ικανότητα. Οι αποστολές των CHAMP και GRACE βοήθησαν να παρατηρηθούν και κατανοηθούν οι παροδικές μεταβολές του πεδίου βαρύτητας της Γης με χωρική διακριτική ικανότητα ~200 km σε περιόδους 10-30 ημερών. Η πρόσφατη αποστολή του GOCE, που αποτελεί την πρώτη αποστολή δορυφορικής βαθμιδομετρίας, θα δώσει στατικά μοντέλα του πεδίου βαρύτητας της Γης και του γεωειδούς χωρικής διακριτικής ικανότητας 50 km (μισό μήκος κύματος) και ακρίβειας ±1 cm. Τα δεδομένα των δορυφόρων αυτών προσφέρουν επομένως την ευκαιρία μελέτης των παροδικών μεταβολών του πεδίου βαρύτητας της Γης σε παγκόσμια κλίμακα, οι οποίες σχετίζονται με το ισοζύγιο μάζας και τις διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό και στην επιφάνεια του πλανήτη μας. Επομένως, μπορούν να προσφέρουν συνεχείς χρονοσειρές δεδομένων για τον κύκλο του νερού, το λιώσιμο των πάγων, τις εποχικές και ετήσιες μεταβολές της στάθμης της θάλασσας, τις απότομες αλλαγές στον φλοιό της Γης εξαιτίας σεισμών, τις επιδράσεις ωκεάνιων φαινομένων μεγάλης κλίμακας, την ωκεάνια κυκλοφορία, κ.λπ.. Η παρούσα εργασία έχει σκοπό να παρουσιάσει τις γενικές αρχές μέτρησης και τις εφαρμογές των αποστολών αυτών στην παρατήρηση του συστήματος Γη, καθώς και να αναδείξει τις δυνατότητες συνεργασίας μεταξύ των διάφορων γεωεπιστημών.

Λέξεις Κλειδιά: δορυφορικές αποστολές πεδίου βαρύτητας, Γη, παροδικές μεταβολές, γεωειδές, στάθμη θάλασσας

ABSTRACT: During the last fifteen years, a number of revolutionary satellite missions have been set to orbit by ESA and NASA, aiming to measure directly and/or indirectly the Earth’s gravity field at an unprecedented detail. The missions of CHAMP and GRACE have helped to understand the temporal variations of the Earth’s gravity field with a spatial resolution of ~200 km and a temporal resolution of 10-30 days. The recent mission of GOCE, which is the first one using satellite gravity gradiometry, carries the promise to determine Earth’s gravity field with an accuracy of ±1cm to 50 km half wavelength. Their data offer the opportunity to study the temporal variations of the gravity field, which are associated with mass transport and redistributions within and on the Earth’s surface. Therefore they can provide a continuous series of the water cycle, polar ice melt, seasonal and annual sea level change, abrupt changes in the Earth’s crust due to earthquakes, effects of large scale ocean circulation events, direction and magnitude of the ocean currents, etc. The present work aims to provide an outline of the concepts, measurement principles, and applications of the recent satellite missions in monitoring system Earth, as well as the opportunity for synergy between various branches of geosciences

Keywords: gravity field dedicated satellite missions, earth, temporal changes, geoid, sea level.

https://doi.org/10.26234/HEAL.IHU.X2CB-7Y86