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Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungs Zentrum GFZ

Das Schwerefeld der Erde im Lauf der Jahreszeiten

Die Schwerkraft der Erde ist nicht nur von Ort zu Ort unterschiedlich, sondern verändert sich auch mit den Jahreszeiten. Dies berücksichtigt die neueste „Potsdamer Schwerekartoffel“, die GFZ-Experten aus Satellitendaten von GOCE, GRACE und LAGEOS berechnet haben. Dafür haben die Potsdamer Forscher ein neues Modell des Schwerefelds erstellt, in das auch der Wasserhaushalt der Kontinente sowie abschmelzende oder zunehmende Eismassen in den Polargebieten eingeflossen sind.

Geoid
Das Schwerefeld der Erde ist nicht gleichförmig, sondern hängt von der Dichte der unter der Erdoberfläche liegenden Massen ab. Durch Satellitenmessungen lässt sich quantifizieren, wie stark Wasser und Eismassen jahreszeitlich schwanken. Foto: GFZ
GOCE
Der 5,3 Meter lange ESA-Satellit GOCE misst das Schwerefeld der Erde aus etwa 260 Kilometer Höhe in einer sonnensynchronen polaren Umlaufbahn. Foto: ESA/AOES Medialab

Dieses gegenüber früheren Schwerefeldmodellen noch realistischere „EIGEN–6C“ wurde in enger Kooperation mit Forschern aus Toulouse entwickelt. Dr. Christoph Förste und Dr. Frank Flechtner, die die Schwerefeld-Arbeitsgruppe am GFZ leiten, betonen dabei die Bedeutung der ESA-Satellitenmission GOCE für die Messung des mittleren, statischen Erdschwerefeldes im Bereich der Ozeane. Dieses ist Grundvoraussetzung für die Ableitung der mittleren dynamischen Ozeantopografie, wodurch Meeresströmungen genauer als bisher bestimmt werden konnten. Neben GOCE wurden auch langjährige Messdaten der NASADLR Doppelsatelliten-Mission GRACE einbezogen. GRACE ermöglicht erstmals die Bestimmung großräumiger zeitlicher Veränderungen im Schwerefeld, die durch Massenumlagerungen auf der Erdoberfläche verursacht werden. Dazu gehören das Abschmelzen großer Gletscher in den Polargebieten oder die jahreszeitlichen Schwankungen der Wassermengen, die in großen Flusssystemen gespeichert sind. Deshalb ist die neue Potsdamer Kartoffel kein statischer Körper mehr, sondern zum ersten Mal eine sich zeitlich ändernde Fläche, die auch Auskunft über klimarelevante Prozesse im System Erde gibt. Auch deshalb ist eine Folgemission für die etwa 2015 endende GRACE-Mission bereits auf dem Weg und soll im August 2017 gestartet werden. „Aus den über zwei Jahrzehnten vorliegenden Daten dieserbeiden Missionen können wir dann noch sehr viel mehr über großräumige und langandauernde Veränderungen der Erde lernen, die wir sonst mit keinen anderen Methoden erfassen könnten“, sagt Förste.

GFZ/Red.