Neue Messmethoden für die gravimetrische Erdbeobachtung

Jürgen Müller, Manuel Schilling

doi:10.12902/zfv-0368-2021

Zusammenfassung

Klimarelevante Prozesse spiegeln sich vielfach in Schwerefelddaten wider. Jedoch ist eine bessere raumzeitliche Auflösung und höhere Genauigkeit erforderlich, um die zugrunde liegenden Massenänderungen hinreichend zu erfassen. Dies kann nur durch die Nutzung neuer Methoden und insbesondere mit Hilfe innovativer quantentechnologischer Konzepte erreicht werden. Die Bündelung der Expertise aus der Geodäsie und der Physik bietet eine einzigartige Möglichkeit, um grundlegend neue Sensoren, Messtechniken und Analysemethoden zu entwickeln. Optische Abstandsmessung zwischen Satelliten, atominterferometrische Beschleunigungsmessung sowie chronometrisches Nivellement sind essenzielle Elemente. Mit diesen neuartigen Techniken können Massenvariationen auf fast allen raumzeitlichen Skalen mit bisher unerreichter Genauigkeit für eine Vielzahl von geowissenschaftlichen Anwendungen beobachtet werden, von der Überwachung lokaler Grundwasserspeicher bis hin zum Eismassenverlust in Grönland. Auch die Realisierung der geodätischen Höhensysteme profitiert von diesen Entwicklungen. Im vorliegenden Beitrag erläutern wir einige dieser innovativen Ansätze zur gravimetrischen Erdbeobachtung, mit gewissem Fokus auf den Standort Hannover.

Summary

Climate-relevant processes are often reflected in gravity field data. However, a better spatial-temporal resolution and higher accuracy is required to adequately capture the underlying mass changes. This can only be achieved by using new methods, in particular, with the help of innovative quantum technological concepts. Combining the expertise from geodesy and physics offers a unique opportunity to develop fundamentally new sensors, measurement techniques and analysis methods. Optical distance measurement between satellites, acceleration measurement by atom interferometry and chronometric levelling are essential elements. With these novel techniques, mass variations at almost all spatial-temporal scales can be observed with unprecedented accuracy for a variety of geoscientific applications, from monitoring local groundwater reservoirs to ice mass loss in Greenland. The realisation of geodetic height systems also benefits from these developments. In this paper, we present some of these innovative approaches to gravimetric Earth observation, with some focus on the location Hannover.