GRACE uydu verileri ile yer sistemi içerisindeki kütle değişimlerinin izlenmesi

Monitoring the mass variations within the earth system from GRACE satellite data

Özet

ABD Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi ile Alman Havacılık ve Uzay Merkezi tarafından ortaklaşa geliştirilen GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) ikiz uydu gravite sistemi, Mart 2002'den bu yana aylık yer gravite alanı çözümlerinin oluşturulması için veri sağlamaktadır. Bu zaman ölçeğinde gravite alanındaki değişimlerin büyük bir kısmı, su kütlelerinin kıtasal su depoları, okyanuslar ve atmosfer içerisinde yer değiştirmesi ve yeniden dağılımından kaynaklanmaktadır. GRACE gravite alanı çözümleri birkaç yüz kilometrelik alanlarda 1 cm eşdeğer su kalınlığından daha iyi bir doğrulukla kütledeki zamana bağlı değişimlerin belirlenmesinde kullanılabilmektedir. Bir başka değişle okyanuslardaki, kutup buzullarındaki ve kıtasal su havzalarındaki su dağılımlarını yüksek bir doğrulukla incelemek mümkün hale gelmiştir. Bu büyüklükler iklim modellerinin değerlendirilmesi ve geliştirilmesi, geniş ölçekli hidrolojik süreçlerin daha iyi anlaşılması, tarım ve su kaynakları uygulamaları için su dağılımının izlenmesinde kullanılabilmektedir. Okyanuslarda radar altimetre ile birleştirildiğinde, zamanla değişen okyanus ısı deposu ve derin okyanus akıntı kestirimlerinin geliştirilmesinde kullanılmaktadır. Kutup bölgelerinde GRACE verileri buzul sonrası etkilerin araştırılmasında ve buzul erime miktarlarının tespitinde kullanılabilir. Bu çalışma GRACE veri analizlerinin kapsamlı bir derlemesi olup, GRACE çözümlerindeki hataların minimize edilerek, küresel harmonik katsayılardan yüzey kütle anomalilerinin çıkarılması yöntemleri üzerinde yoğunlaşmaktadır.

Abstract

GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), the twin satellite gravity mission jointly implemented by the US National Aeronautics and Space Administration (NASA) and German Aerospace Center (DLR), has been providing data to construct monthly Earth's gravity field solutions since March 2002. At this timescale, much of the change in the gravity field may be attributed to the movement and redistribution of water on the surface of the Earth including the continental water storage, the oceans, and the atmosphere. GRACE gravity field solutions can be used to infer time-variable changes in mass, averaged over regions having length scales of a few hundred kilometers, to accuracies of better than 1 cm of equivalent water thickness. In other words examining the changes in the distribution of water in the oceans, in the polar ice sheets, and in the continental water storages can now be possible with high accuracies. These quantities can then be used to assess and improve climate models, to better understand large-scale hydrological processes, and to monitor the distribution of water for agricultural and water resource applications. Combined with radar altimetry over the oceans, these data can improve estimates of the time-varying ocean heat storage, as well as deep ocean currents. In the polar regions, GRACE data can be used to study postglacial rebound and rates of ice sheets melting. This study is a comprehensive review of GRACE data analysis focusing on the methods of extracting surface mass anomalies from spherical harmonic coefficients by minimizing the errors in the GRACE solutions.