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Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris 1
Principe de détermination du champ de gravité à partir des mesures GRACE
Equipe de géodésie spatiale du CNES Toulouse(1), S. Bourgogne (2), P. Gégout(3), G. Ramillien (3), L. Seoane (3)
(1)CNES/GRGS, Toulouse(2)Noveltis, Ramonville-Saint-Agne(3)GET/OMP/GRGS, Toulouse
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Mesures inter-satellites GRACE
(KBR, KBRR)
Mesures accélérométriques
GRACE
Modèles, dont :- Pression atmosphérique
- Réponse océanique
Logiciel de calculd’orbite
Equation normalejournalière
Equation normalejournalière
Equation normalejournalière
Equation normalejournalière
Cumul sur 10 jourset résolution
Solution champ de gravité sur 10 jours
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Gravity EIGEN-GRGS.RL02
Ocean tide FES2004 (degree 80)
Atmosphere 3-D ECMWF pressure grids
Ocean mass model MOG2D (non-IB)
Atmospheric tides Bode-Biancale model based on ECMWF press. grids
3rd body Sun, Moon, 6 planets (DE403)
Solid Earth tides IERS Conventions 2010
Pole tides IERS Conventions 2010
Non gravitational Accelerometer data (+biases and scale factors)
SLR stations ITRF2008 coordinates
GPS IGS orbits and CODE clocks
Hydrology ---
Glacial Isostatic Adjustment ---
Dynamical models
Geometrical models
Missing models
RL02 processing standards
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Gravity EIGEN-GRGS.RL02 → EIGEN-6S.2
Ocean tide FES2004 (degree 80) → FES2012 (Legos)
Atmosphere 3-D ECMWF pressure grids → each 3hrs
Ocean mass model MOG2D (non-IB) → TUGO (Legos)
Atmospheric tides Bode-Biancale model based on ECMWF press. grids
3rd body Sun, Moon, 6 planets (DE403)
Solid Earth tides IERS Conventions 2010
Pole tides IERS Conventions 2010
Non gravitational Accelerometer data (+biases and scale factors)
SLR stations ITRF2008 coordinates → updated
GPS IGS orbits and CODE clocks → GRGS products
Hydrology --- → GLDAS ?
Glacial Isostatic Adjustment ---
Dynamical models
Geometrical models
Missing models
RL03 processing standards
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GRACE● Accelerometer data adjusting 2 biases and 1 scale factor per day and axis ● Derived K-Band Range data adjusting bias, drift, once and twice/rev. parameters per 96 mn● GPS data adjusting real-value ambiguities and GRACE-A/B receiver clocks
LAGEOS-1/2● SLR data adjusting empirical biases in the orbital plane and along-track per 10-day arc as well range biases
Physical parameters present in the normal equations● Gravity spherical harmonic coefficients complete to degree and order 160 (truncated to 30 for LAGEOS processing)● Ocean tides s. h. coefficients for 13 tidal waves with maximum degree/order ≤ 30
Geodetic data in EIGEN-GRGS models
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• Independent 10-day solutions from August 2002 till January 2012 (27th) from degree 1 to 50
• Coefficients of degrees 51-160 are substituted by those of the reference model in the inversion
• Constrained towards the periodic gravity field model: EIGEN-GRGS.RL02 (with mean, dot, annual and semi-annual coefficients to d/o 50) according to a posteriori sigmas per degree and order:
Example of EWH variations in March 2004
m
Sigmas applied for the constraint towards EIGEN-GRGS.RL02
EIGEN-GRGS.RL02 10-day models
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Annual Semi-annual
Trend Sumatra effect
to be applied before 26/12/2004
EIGEN-GRGS.RL02 static model to degree 160+ secular, periodic and “step” coefficients up to degree 50
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AMPLITUDE SPECTRUM OF VARIABLE FIELD
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ANALYSIS OF ALASKA, GREENLAND & ANTARCTICA
Post-Glacial Rebound (PGR) models
ICE4G ICE5G
mm EWH /y ICE4G ICE5G
Alaska +2.0 -0.5
Greenland +9.3 0
Antarctica +7.4 +5.4
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+2.e-11 / y-4.e-11 / y
ANALYSIS OF ALASKA, GREENLAND & ANTARCTICA
Influence of C(1,0) and C(2,0)
(km3)Balance w/o
PGRICE4G ICE5G
Balance with ICE5G
Alaska -64.7 +2.4 -0.6 -64.1
Greenland -130.9 +21.4 0 -130.9
Antarctica -56.9 +95.7 +69.8 -126.7
geocenter: 1 mm error 7 cm EWH error on Antarctica
C20: 1.e-11 error (denormalized) +1.7 mm EWH error on Antarctica
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Problème des degrés 0 et 1 dans les modèles du champ de gravité terrestre et les champs de
« dealiasing »
• ATM3D : Les champs globaux de pression atmosphérique ATM3D représentent l’écart des valeurs instantanées du modèle ECMWF de pression atmosphérique par rapport à une carte de la valeur moyenne de cette pression sur N années.
• MOG2D : Les champs de la réponse océanique MOG2D au forçage atmosphérique représentent l’écart des valeurs instantanées de ce modèle par rapport à une carte de la valeur moyenne de ce modèle sur N années.
• EIGEN…MF : Les modèles moyens du champ de gravité terrestre représentent donc la gravité de la Terre solide, plus la moyenne de la gravité de ses enveloppes fluides.
• En ce qui concerne les variations temporelles du champ de gravité, on considère que les degrés 0 et 1 de l’ensemble « Terre solide + enveloppes fluides » doivent rester constants (conservation de la masse de l’ensemble du système et caractère inertiel du barycentre de toutes les masses).
• En ce qui concerne les échanges entre ces différents réservoirs, la réalité physique est que les degrés 0 et 1 des réservoirs [Terre solide + Hydro], atmosphère (ATM3D) et « réponse océanique au forçage atmosphérique » (MOG2D) ont des variations temporelles correspondant aux transferts de masse entre ces ensembles.
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Situation actuelle Problème ?
Degré 0
Terre solide et hydroValeur constante du GM = 3.986004415e+14 correspondant à l’ensemble Terre + enveloppes fluides
NON
Dealiasing ATM3D global
Le degré 0 instantané des champs ATM3D est non nul et :• il n’est pas utilisé dans GINS,• il n’est pas écrit dans les fichiers shdpib.
NON
Dealiasing MOG2D océans
Le degré 0 instantané des champs MOG2D est non nul et :• il n’est pas utilisé dans GINS,• il est écrit dans les fichiers shdpib.
NON
Degré 1
Terre solide et hydro
Certains modèles moyens (EIGEN…MF) contiennent du degré 1 issu de Lageos ; d’autres (EIGEN-6) ont un degré 1 nul. Quand le degré 1 est présent dans un modèle, il est utilisé par GINS.
OUI : si le degré 1 est absent et qu’on utilise des mesures reliant des stations terrestres au satellite
Dealiasing ATM3D global
Le degré 1 instantané des champs ATM3D est non nul et :• il n’est pas utilisé dans GINS,• il n’est pas écrit dans les fichiers shdpib.
?
Dealiasing MOG2D océans
Le degré 1 instantané des champs MOG2D est non nul et :• il n’est pas utilisé dans GINS,• il est écrit dans les fichiers shdpib.
?
Problème des degrés 0 et 1 dans les modèles du champ de gravité terrestre et les champs de
« dealiasing »
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Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris
Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris
Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris 19
Non linear behaviour of C20
10-day models
Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris 20
Non linear behaviour of C20
trend in modified EIGEN-6 10-day models
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Non linear behaviour of C20
new modelling
10-day models
trend in modified EIGEN-6
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