Глобальная геодезическая система наблюдений GGOS

и ее научное значение.

Д.Ш.ФазиловаИнститут астрономии АН РУз.

Семинар-тренингТашкент, 28 апреля 2009.

Развитие международного сотрудничества предусматривает:

участие Республики Узбекистан в деятельности

международных организаций системы ООН и других

всемирных и региональных объединений по тематике ГНСС;

использование международного опыта и опыта

иностранных государств в области создания и использования

ГНСС;

участие в межгосударственных программах сотрудничества

в области фундаментальных и прикладных наук, учреждение

международных научных центров, развитие двустороннего

научно-технического сотрудничества, активизацию обмена

научно-технической информацией в области ГНСС.

За последние годы своего развития ГНСС и их

функциональные дополнения стали основой систем

координатно-временного и навигационного обеспечения

развитых стран, существенным элементом государственных и

частных секторов мировой экономики.

С одновременным функционированием нескольких ГНСС

возрастает необходимость координации программ их развития

между странами – владельцами таких систем, а также

международными организациями, непосредственно

связанными с развитием и использованием ГНСС.

Международное сотрудничество в области ГНСС – важнейшая

составная часть национальной политики Республики

Узбекистан в области космической деятельности.

GGOS: комбинация различных измерительных техник.

Parameter Type VLBI GPS/GLON.

DORIS/PRARE

SLR LLR Alti-metry

Quasar Coord. (ICRF) XNutation X (X) X

Polar Motion X X X X XUT1 X

Length of Day (LOD) X X X XCoord.+Veloc.(ITRF) X X X X X (X)

Geocenter X X X XGravity Field X X X (X) X

Orbits X X X X XLEO Orbits X X X XIonosphere X X X X

Troposphere X X X XTime/Freq.; Clocks (X) X (X)

(X)

ICR

FIT

RF

Ea

rth

Ro

tatio

nG

ravity F

ield

Atm

osp

he

re

Определяемые параметры системы Земля:

(X)

Обоснование: необходимость изучения причин

возникновения катастрофических событий.

Современные данные об изменениях уровня Мирового Океана

Согласно отчетам Межправительственной комиссии IPCC за 1990,1996, 2001 и 2007 г.г.

« Потепление климата не вызывает сомнения, поскольку это очевидно из наблюдений глобальных средних значений температуры воздуха и океана,

широкого распространения зон таяния льдов и снега и поднятия глобального среднего уровня моря».

По наблюдениям в 20 веке уровень моря повышаетсяна 1-2 мм в год (1.8 мм).

Возможно объяснить: таянием льдов 0.2 мм/год,

расширением вследствие повышения общей температуры 0.5 мм/год.

Не найдено уверенных обоснований для 1.3 мм/год.

Наиболее вероятно, что потепление в последние 50 лет (90 %) связано с увеличением парникового эффекта. В связи с этими наблюдаемыми явлениями возникают следующие научные вопросы:1) Ускоряется ли повышение уровня моря начиная с 1990-х годов?2) Можем ли мы установить и объяснить причины повышения уровня моря?3) Можем ли мы улучшить точность предсказания дальнейшего повышения уровня моря в 21 веке.

Woodworth [2000]

Douglas, 2001; Church et al., 2004, 2006; Cazenave & Nerem [2004]; Holgate & Woodworth [2004]

Sea level rise: ~ 1.7–1.8 mm/yr100–200 year records

Наблюдаемый уровень моря по приливным пунктам и альтиметрии.

Глобальное повышение уровня моря по данным альтиметрии (1985-2008).

Global Sea Level Rise: Estimation & Prediction (1500-2100)

“Geological” Estimate/Climate Models

Observations& Uncertainty

Prediction by ModelsPredictions using Hadley models [Courtesy, J. Gregory]

, [R. Peltier, person. comm.]

0.1 mm/yr

1.8 mm/yr0.4–0.6 m abovethe 1990 level??

Other estimates:0.5–1.4 m [e.g., Rahmstori, 2007]

Массовый баланс Полярных Массовый баланс Полярных ледовых щитов по наблюдениям ледовых щитов по наблюдениям

GRACE, 2002–2008GRACE, 2002–2008

Averaged Greenland mass loss

ICE-5G (VM4) GIA correction model (Peltier, 2004) used

E. Antarctica

Credit: NASA, CSR

W. Antarctica

Координационное Бюро наземных сетей

Координационное бюро спутниковой информации

Бюро стандартовРегиональ

ные и глобальн

ые данные

Archiving and Dissemination

Глобальные сети

наблюдений.

Спутники и космические

аппараты

Спутниковая

информация

Archiving and Dissemination

Центры анализа

измерений

Комбинационные центры

Центры научного

моделирования Пользователи

GGOS Portal

Архив информации

и данных

Meta data; information Real data; information

Структура будущей системы GGOS

Технические средства GGOS: 5 уровней.

5:

Level 4:Moon,Planets Moon

Planets

VLBI

Tide GaugesSLR/LLR

GPS

DORIS

Sup.Grav.

Abs.Grav.

Уровень 1:Наземная система.

Уровень 2: Космический (спутниковый) компонент.

CHAMP GRACE GOCE

COSMIC

TerraSAR-X

SWARM

JASON-1 TanDEM-X

GRACE Follow-on ?

…

Topex/Pos. JASON-2

CHAMP

…

…

CHAMP

…

MetOp

IceSat-2IceSat-1 Cryosat-2

…

…

… and new mission concepts

Gravity Field

Ice Altimetry

Atmosphere

Ocean

Altimetry Earth

Surface

Magnetic

Field

Уровень 3, 4, 5: GNSS + внеземные объекты и КА.

GNSS и SLR спутники:

• Более 100 GNSS спутников в 2020: GPS (24/32) , GLONASS (24/19), GALILEO (30/1), QZSS (3/0), COMPASS (30/4), …

• Недорогие типа LAGEOS и Эталон спутники с лазерными отражателями и с GNSS приемниками, образующие космическую сеть с точностью 1 мм ( при расстояниях до 14’000 kм)

Геодезические планетарные проекты:

• Bepi Colombo, Mars missions, lunar exploration (GRAIL, LEO), …

Звезды (наблюдаемые CCD камерами или в будущем с GAIA) Квазары

Состав оборудования будущей опорной

наземной станции GGOS.Опорная сеть (~ 40 станций):

• 2-3 VLBI телескопа для непрерывных наблюдений.

• SLR/LLR инструмент для наблюдений всех возможных спутников.

• По крайней мере 3 GNSS антенны и приемника (для контроля).

• DORIS маяк последнего поколения.

• Ультра-стабильный осциллятор для хранения и передачи времени.

• Геодезические инструменты для локальных привязок и контроля.

• Сверхпроводимые и абсолютные гравиметры (gravity missions, geocenter).

• Метеорологические датчики (pressure, temperature, humidity).

• Сейсмометр для для совместного анализа деформаций, измеренных методами космической геодезии и GNSS сейсмологии.

• Дополнительные датчики : радиометр, инклинометр, и др.

• Главное требование к аппаратуре : полная автоматизация, 24-ч./365 дней, совершенная технология.

Усовершенствование наземных средств наблюдений

Galileo Experimental Sensor Station (GESS)

VLBI Twin Telescope (Wettzell)

VLBI:• Высокая скорость

вращения (> 5 deg/s)• 1-3 малых телескопа на

станции• Непрерывный

частотный диапазон (2-18 GHz)

GNSS:• GPS, Glonass,

Galileo, Compass, Sampling > 10 Hz

• Реальное время • 3 антенны-

приемника

SLR:• kHz лазеры• 2 частотные системы• Повышение

квантовой эффективности

DORIS:• Аппаратура 3-го

поколения

kHz Laser: Lageos Spin (Graz)

DORIS Beacon (Thule)

Обработка измерений, анализ и комбинирование.

• Полная автоматизация почти в реальном времени (или в реальном): ( системы раннего предупреждения, GNSS сейсмология, зондирование атмосферы …)

• Возможность перевычислений измерительных данных на удлиненных временных интервалах.

• Комбинирование всех типов данных на уровне измерений

• Комбинирование с данными низко-орбитальных спутников

(co-location, gravity, geocenter, atmosphere, …)

• Комбинирование со спутниковой альтиметрией (and with InSAR ?)

• Комбинирование с наземными измерениями (e.g. гравиметрия, …)

• Комбинирование данных различных центров анализа.

Усовершенствование моделей и уточнение стандартов.

Суперкомпьютеры и т.п.

IAG службы: основа GGOS

IERS: International Earth Rotation and Reference Systems Service

IGS: International GNSS Service

IVS: International VLBI Service

ILRS: International Laser Ranging Service

IDS: International DORIS Service

IGFS: International Gravity Field Service

BGI: Bureau Gravimetrique International

IGeS: International Geoid Service

ICET: International Center for Earth Tides

ICGEM: International Center for Global Earth Models

IDEMS: International Digital Elevation Models Service

PSMSL: Permanent Service for Mean Sea Level

IAS: International Altimetry Service (in preparation)

BIPM: Bureau International des Poids et Mesures

IBS: IAG Bibliographic Service

Ге

ом

етр

ия

Гр

ави

мет

ри

яО

кеан

Основными из указанных международных комитетов и организаций являются:

Международный комитет по глобальным навигационным спутниковым системам, созданный по рекомендации Генеральной Ассамблеи ООН;

Международная геодезическая система наблюдений (GGOS); Международная служба ГНСС (IGS), Международная служба вращения Земли и систем координат

(IERS); Международное бюро мер и весов (BIPM); Международная ассоциация геодезии (IAG) и др.

Станции глобальной сети на территории Узбекистана.

Станции GPS и DORIS в Китабе

Проекты (продолж.) –управление водными ресурсами • Аральское море • Исследование

вертикальных смещений, вызванных перераспределением поверхностных масс из-за нагрузки атмосферы, поверхностных и грунтовых вод, влажности почвы. Контроль деформации плотин и водных резервуаров

Спутниковая геодезическая сеть Узбекистана

Опорные системы координат

Большаяполуось а, м

Эксцентрититет е 2

СК-42(СК-95)

6 378 245 0.0066934216

ПЗ-90 6 378 136 0.0066946619

WGS-84 6 378 137 0.0066943800

Опорные системы координат

• СК-42: уравнивание ГГС из 164 тыс пунктов

на территор. России, Зап.Европы и

США

• СК-95 : ГГС+26 пунктов КГС + 134 пункта

ДГС

• ITRF : GPS, VLBI, SLR,DORIS

• Геодезия может внести значительный вклад в исследования и контроль состояния системы Земля.

• Необходима интеграция большого числа различного типа новейших наземных и космических измерительных средств и аппаратов в единую систему GGOS.

• Создание системы унифицированного и оперативного сбора, передачи и обработки измерительной информации .

• Комбинирование и научная интерпретация геодезических и геофизических параметров с целью построения комплексных численных моделей системы Земля.

• Все это откроет путь к пониманию причин глобальных изменений в системе Земля , а человеческое общество получит возможность предсказания и контроля природных катастроф.

Заключение

X

Y

Z

Благодарю Вас за внимание!