Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
GEOHALOGeowissenschaftliche Erdbeobachtung mit
HALO im östlichen Mittelmeer
M. Scheinert, J. Schwabe
F. Barthelmes, S. Petrovic, H. Pflug,V. Lesur, A. Gebler
A. Geiger
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Warum ist HALO für die Geowissenschaften interessant?
Long Rangeermöglicht Datenerfassung in Regionen
− die abgelegen und schwer erreichbar sind−mit spärlicher oder nicht vorhandener Logistik für Flugoperationen − in denen terrestrische Vermessungen nicht möglich sind
ermöglicht Verbindung von isoliert voneinander existierenden Meßgebieten
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Warum ist HALO für die Geowissenschaften interessant?
Long Rangeermöglicht Datenerfassung in Regionen
− die abgelegen und schwer erreichbar sind−mit spärlicher oder nicht vorhandener Logistik für Flugoperationen − in denen terrestrische Vermessungen nicht möglich sind
ermöglicht Verbindung von isoliert voneinander existierenden Meßgebieten
High Altitudeermöglicht – in Verbindung mit entsprechend angepasster Fluggeschwindigkeit –adäquate Abtastung geowissenschaftlicher Größen
Auflösung, Genauigkeit, variable Flugniveaus
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Warum ist HALO für die Geowissenschaften interessant?
Long Rangeermöglicht Datenerfassung in Regionen
− die abgelegen und schwer erreichbar sind−mit spärlicher oder nicht vorhandener Logistik für Flugoperationen − in denen terrestrische Vermessungen nicht möglich sind
ermöglicht Verbindung von isoliert voneinander existierenden Meßgebieten
High Altitudeermöglicht – in Verbindung mit entsprechend angepasster Fluggeschwindigkeit –adäquate Abtastung geowissenschaftlicher Größen
Auflösung, Genauigkeit, variable Flugniveaus
Jet Aircraftbietet Platz für komplette Suite aerogeophysikalischer Instrumentierungauch in mehrfacher Auslegung
bestmögliche Kombination aller Messverfahren in einer MissionRedundanz und gegenseitige Validierung
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Nutzerkreis „HALOGeowissenschaften“
Formierung im Dezember 2004seitdem regelmäßige Treffen des NutzerkreisesInteressenten aus Universitäten, Großforschungseinrichtungen und Institutionen des BundesGeophysik und GeodäsieSprecher: Mirko Scheinert
Juni 2006: nationaler Workshop Aerogravimetrie in Hannover (BGR)
Januar 2007: Antragstellung im DFG SPP 1294Mission GEOHALOKooperation für Nutzung wissenschaftlicher Geräte
Juni 2009: internationaler Workshop „Aerogravimetry: Technology and Applications“in Dresden (TUD)
Koordination der geowissenschaftlichen HALO‐Missionen und der DFG‐Projekteerste Mission: GEOHALO
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ)Sektion 1.3 Schwerefeld und Gravimetrie
Franz Barthelmes, Svetozar Petrovic, Hartmut Pflug
GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ)Sektion 2.3 Erdmagnetfeld
Vincent Lesur, Alban Gebler
GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ)Sektion 1.1 GPS/GALILEO‐Technologien
Georg Beyerle, Ralf Stosius, Maximilian Semmling
GEOHALO Kooperationspartner
Technische Universität Dresden (TUD) Institut für Planetare Geodäsie
Mirko Scheinert, Joachim Schwabe
Eidgenössische Technische Hochschulen (ETH)Zürich Institut für Geodäsie und Photogrammetrie
Alain Geiger
DLR German Space Operations Center (GSOC) Space Flight Technology Dept., R&D
Oliver Montenbruck, Rodrigo Rivas
Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), Hannover
Ingo Heyde, Uwe Meyer
Alfred‐Wegener‐Institut für Polar‐ und Meeresforschung (AWI), Bremerhaven
Daniel Steinhage
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294
Technische Universität Dresden (TUD) Institut für Planetare Geodäsie
Mirko Scheinert, Joachim Schwabe
Gravity Field Determination with HALO
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294
Eidgenössische Technische Hochschulen (ETH)Zürich Institut für Geodäsie und Photogrammetrie
Alain Geiger
Structural and kinematic models of the Aegean based on HALO gravity and magnetic data
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Warum Zielgebiet „östliches Mittelmeer“ für GEOHALO?
wissenschaftliche FragestellungRegion zeichnet sich durch erhöhtes Georisiko aus
aktive Tektonik, Erdbeben, Tsunamigefahr
Hellenische Subduktionszone
Nordanatolische Störungszone
18 mm/y
6 mm/y
24 mm/y
30 mm/y
links: tektonische Situationoben: Erdbeben (Verteilung der
Epizentren)
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Warum Zielgebiet „östliches Mittelmeer“ für GEOHALO?
wissenschaftliche FragestellungRegion zeichnet sich durch erhöhtes Georisiko aus
aktive Tektonik, Erdbeben, Tsunamigefahr
Erfassung der Potentialfelder (Schwere, Magnetik)und Nutzung für nachfolgende Analyse und Modellierung (Geoid, Geodynamik)
Kombination mit GNSS‐Methoden für Ableitung weiterer geodätischer und geophysikalischer Größen (dynamische Meeresoberfläche, Troposphärenparameter)
hervorragende Grundlage für Vergleich mit unabhängigen Daten (terrestrisch, Satellitendaten)
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Warum Zielgebiet „östliches Mittelmeer“ für GEOHALO?
wissenschaftliche Fragestellung
logistische Zielstellungfür „Jungfernflug“ der aerogeophysikalischen Instrumentierung auf HALO:
− Zielgebiet mit hervorragender logistischer Anbindung − nach Möglichkeit Flüge von Oberpfaffenhofen aus
Ziel: erfolgreicher Einsatz der aerogeophysikalischen Instrumentierung auf HALO Nachweis der Leistungsfähigkeit und wissenschaftlichen Tragfähigkeit
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Warum Zielgebiet „östliches Mittelmeer“ für GEOHALO?
wissenschaftliche Fragestellung
logistische Zielstellung
GEOHALO: Projekt der geowissenschaftlichen Erdbeobachtung
mit Pilotwirkung für weitere geophysikalisch‐geodätische Anwendungen
(ANTHALO, …)
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Flugtrajektorie
Flugzeug-beschleunigung
Schwere-beschleunigung
GeoidEllipsoid
GPS-StationenKinematischeBeschleunigung
Fluggravimetrie
Gravimeter = Beschleunigungsmesser
kann NICHT zwischen Anziehungskräften und Trägheitskräften unterscheiden
zusätzlich: Bestimmung der kinematischen Beschleunigung
präzise Vermessung der Flugtrajektorie notwendig
Gravimeter
© GFZ Potsdam/U. Meyer
GEOHALOInstrumentierungflugzeuggestützte Messung der Geopotentialfelder
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Flugtrajektorie
Flugzeug-beschleunigung
Schwere-beschleunigung
GeoidEllipsoid
GPS-StationenKinematischeBeschleunigung
Fluggravimetrie
Gravimeter = Beschleunigungsmesser
Instrumente
LaCoste‐Romberg S‐124(GFZ Potsdam)
Bodenseewerke KSS‐31(BGR Hannover)
Gravimeter
© GFZ Potsdam/U. Meyer
GEOHALOInstrumentierungflugzeuggestützte Messung der Geopotentialfelder
LaCoste-Romberg S-124 (GFZ Potsdam)
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Flugtrajektorie
GPS-Stationen
Fluggravimetrie
Flugmagnetik
skalar (Totalintensität)
Cäsium‐Magnetometer
vektoriell
Fluxgate‐Magnetometer
Instrumente: BGR / AWI
GEOHALOInstrumentierungflugzeuggestützte Messung der Geopotentialfelder
Scintrex CS3 Magnetometer(AWI Bremerhaven)
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Präzise NavigationBestimmung der Flugtrajektorie
Reflektometrie & SignalstreuungHöhenprofile
signifikante Wellenhöhen über Ozean
OkkultationAtmosphärenparameter
insbes. Wasserdampfgehalt in der Troposphäre
Empfänger/AntennenGFZ Potsdam / DLR
GEOHALOInstrumentierungGNSSNavigation und GNSSFernerkundung
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Geräteposition
Rack
Operatorplatz
Gravimeter 1(L&R S-124)
Gravimeter 2(KSS-31)
GNSSNavigation und Fernerkundung
Magnetik
O1
O2O3
GNSS-Antennen(in Kabinenluken)(3 oben, 1-2 seitlich, 1 Nadir)Laseraltimeter(Riegl LD90-3800-HiP-LR)(in Kabine über Bodenluke)
Gravimeter 1(L&R S-124)
+ INS
Gravimeter 2(KSS-31)
+ INS
GEOHALOInstrumentierungPlanung Kabinenlayout
LaseraltimeterRiegl LD90
Magnetometer(im PMS-Träger)
GNSS-EmpfängerNamuru V2JAVAD Triumph Duo G2D
GNSS-AntenneAntcom
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
GEOHALOFlugmission
MagnetfeldMagnetanomalienWorld Digital Magnetic Anomaly Map (Korhonen et al., 2007)
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
GEOHALOFlugmission
SchwerefeldSchwereanomalienModell EGM2008
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
GEOHALOFlugmission
SchwerefeldGeoidModell EGM2008
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
GEOHALOFlugmission
Oberpfaffenhofen
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
Nord‐Süd‐Profile: ~ 800 km (1 – 6)Kreuzungslinien Ost‐West (K)
Höhe: 2.000 – 2.500 mein Profil bei 15.000 m (H)
Geschwindigkeit bei Meßflügen:~ 400… 500 km/hTest auch bei höherer Geschwindigkeit (bis 800 km/h)
logistische Basis: Oberpfaffenhofen
Einrüstung: ~ 1 WocheMeßflüge: ~ 1 Woche
~ 30 Flugstunden
GEOHALOFlugmission
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294
Gravity Field Determination with HALO
GFZ Potsdam / TU Dresden, 2008 – 2010 (3 Jahre)
Bereitstellung und vergleichende Analyse bereits vorhandener Datensätze− laufende Aktualisierung globaler Schwerefeldmodelle (EIGEN‐xxx)− Schwerefelddaten der neuen Satellitenmission GOCE
Adaption der Auswertealgorithmen / Software− kinematische GNSS‐Trajektorie− Ableitung der Schwereanomalien aus Rohdaten− regionale Geoidverbesserung− Untersuchungen zur Inversion Schwereanomalien Bathymetrie
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294
Gravity Field Determination with HALO
GFZ Potsdam / TU Dresden, 2008 – 2010 (3 Jahre)
Bereitstellung und vergleichende Analyse bereits vorhandener Datensätze− laufende Aktualisierung globaler Schwerefeldmodelle (EIGEN‐xxx)− Schwerefelddaten der neuen Satellitenmission GOCE
Adaption der Auswertealgorithmen / Software− kinematische GNSS‐Trajektorie− Ableitung der Schwereanomalien aus Rohdaten− regionale Geoidverbesserung− Untersuchungen zur Inversion Schwereanomalien Bathymetrie
GFZ Potsdam / ETH Zürich, 2009‐2010 (1 Jahr)
vorbereitende Arbeiten für Datenauswertung− FEM‐Modellierung der Verschiebungsfelder, Bestimmung der Strukturgeometrie− Potentialfelddaten für geodynamische Modellierung, Korrelation mit seismischen Daten
Structural and kinematic models of the Aegean based on HALO gravity and magnetic data
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294
Gravity Field Determination with HALO
GFZ Potsdam / TU Dresden, 2008 – 2010 (3 Jahre)
Bereitstellung und vergleichende Analyse bereits vorhandener Datensätze− laufende Aktualisierung globaler Schwerefeldmodelle (EIGEN‐xxx)− Schwerefelddaten der neuen Satellitenmission GOCE
Adaption der Auswertealgorithmen / Software− kinematische GNSS‐Trajektorie− Ableitung der Schwereanomalien aus Rohdaten− regionale Geoidverbesserung− Untersuchungen zur Inversion Schwereanomalien Bathymetrie
GFZ Potsdam / ETH Zürich, 2009‐2010 (1 Jahr)
vorbereitende Arbeiten für Datenauswertung− FEM‐Modellierung der Verschiebungsfelder, Bestimmung der Strukturgeometrie− Potentialfelddaten für geodynamische Modellierung, Korrelation mit seismischen Daten
Structural and kinematic models of the Aegean based on HALO gravity and magnetic data
wissenschaftliche Bearbeitung der DFGProjekte im Plan… (?)
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294
koordinierte Arbeiten für GEOHALO‐Mission
Instrumentierung steht zur Verfügung− Erarbeitung der für Zertifizierung notwendigen Dokumentation− Realisierung notwendiger Modifikationen an den Geräten
Zertifizierung − bis auf Magnetometer alle Geräte innerhalb der Kabine
Finanzplanung− Flugstunden: DFG, GFZ (Konsortiumsanteil)−Missionsnebenkosten: Abstimmung mit DLR Flugbetrieb − GNSS‐Bodenstationen Griechenland
Kick‐Off‐Meeting: 2. Dezember 2009(ursprünglicher Termin 6.10.2009 musste seitens DLR verschoben werden)
ab 2010: Durchführung der Mission möglich!in Abhängigkeit von: Fortschritt Zertifizierungsprozess / Abstimmung mit DLR / HALO‐Zeitplanung
DFG‐Schwerpunktprogramm 1294 „Atmosphären‐ und Erdsystemforschung mit HALO“Kolloquium Frankfurt, 22./23.10.2009
GEOHALO Projekte im DFG SPP 1294
koordinierte Arbeiten für GEOHALO‐Mission
Instrumentierung steht zur Verfügung− Erarbeitung der für Zertifizierung notwendigen Dokumentation− Realisierung notwendiger Modifikationen an den Geräten
Zertifizierung − bis auf Magnetometer alle Geräte innerhalb der Kabine
Finanzplanung− Flugstunden: DFG, GFZ (Konsortiumsanteil)−Missionsnebenkosten: Abstimmung mit DLR Flugbetrieb − GNSS‐Bodenstationen Griechenland
Kick‐Off‐Meeting: 2. Dezember 2009(ursprünglicher Termin 6.10.2009 musste seitens DLR verschoben werden)
ab 2010: Durchführung der Mission möglich!in Abhängigkeit von: Fortschritt Zertifizierungsprozess / Abstimmung mit DLR / HALO‐Zeitplanung… Erfolg der DFGProjekte abhängig von
Realisierung der GEOHALOFlugmission!