Evaluación de Modelos Geopotenciales Globales de GOCE en Argentina

Transcripción

1 Evaluación de Modelos Geopotenciales Globales de GOCE en Argentina M. C. Bollini(1,2), C. Tocho(1), D. Del Cogliano(1) (1)Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, UNLP, Argentina (2)Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Argentina

2 Objetivo Evaluar si la incorporación de los datos de GOCE a los más recientes Modelos Geopotenciales Globales (GGMs) proporciona una mejora en la representación del campo de gravedad terrestre. La evaluación se hizo dentro del territorio de la República Argentina.

3 Introducción Los Modelos Geopotenciales Globales (GGMs) son conjuntos de coeficientes que permiten expresar el campo de gravedad terrestre como un desarrollo en armónicos esféricos. V ( r, θ, λ) n n GM a = 1 + r n= 2 r m= ( C ) nm cos mλ + Snm sen mλ P nm ( cosθ ) Los coeficientes son obtenidos con datos de mediciones satelitales y terrestres.

4 Introducción La misión satelital GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) fue lanzada en marzo de 29. Sus principales metas son: Determinar anomalías de gravedad con una precisión de 1 mgal. Determinar el geoide con una precisión de 1-2 cm. Alcanzar estos objetivos con una resolución espacial de 1 km. Altura: 25 km

5 Modelos evaluados Nombre Grado/ Orden Datos Resolución AIUB-GRACE3S 16/16 S(Grace) 125 km EIGEN-6C 142/142 GOCO2S 25/25 GO-CONS-GFC-2- DIR-R2 GO-CONS-GFC-2- SPW-R2 GO-CONS-GFC-2- TIM-R2 S(Goce, Grace, Lageos), G, A S(Goce, Grace, Champ) 14 km 8 km 24/24 S(Goce) 83 km 24/24 S(Goce) 83 km 25/25 S(Goce) 8 km EGM28 219/2159 S(Grace), G, A 9 km Elipsoide de referencia: WGS84 Sistema de mareas permanentes: tide free. S=Datos de Rastreo Satelital, G=Datos de Gravedad, A=Datos de Altimetría Satelital.

6 Datos disponibles 415 puntos GPS/nivelación Pertenecientes a la red nacional POSGAR7 y a las redes geodésicas provinciales. En ellos se cuenta además de las alturas elipsoidales h, con alturas niveladas H publicadas por el IGN. POSGAR7 está basado en ITRF5 época y es compatible con SIRGAS N obs = h H Las alturas H carecen de correcciones de gravedad, por lo que no pueden ser consideradas ortométricas. Se obtienen pseudo ondulaciones del geoide.

7 Datos disponibles Anomalías de aire libre en 1374 puntos terrestres obtenidos a partir de datos de gravedad medidos por el IGN. Gravedad normal: elipsoide de referencia GRS8. Anomalías de aire libre en puntos marinos provistas por la Bureau Gravimétrique International (BGI). Δg obs

8 Metodología Se analizaron estadísticamente las diferencias entre el valor observado y calculado con los modelos para la ondulación del geoide N y para la anomalía de aire libre Δg. N obs - N mod Δg obs - Δg mod N mod se calculó con el programa HARMONIC_SYNTH_WGS84 en los puntos de doble altura: g B N = ζ + H + γ N -41 cm Δg mod se obtuvo con el calculador online provisto por el ICGEM en una grilla interpolación en los puntos de valor observado.

9 Metodología Para comparar los modelos se aplicó el Método de mejora espectral SEM (Spectral Enhancement Method) generando los modelos combinados. Se completan los GGMs hasta un mismo grado y orden. En este trabajo se completaron los GGMs hasta grado 219 y orden 2159 con los coeficientes del EGM28. modelo GGM EGM28 n = 2 n GGM n GGM modelo combinado

10 Resultados Estadística de las diferencias N obs - N mod para los GGMs y el EGM28 restringido a los grados n GGM.. Unidades: [m]. Cantidad de puntos: 415 ARGENTINA min max promedio desv est AIUB-GRACE3S EGM28 (hasta n=16) EIGEN-6C EGM28 (hasta n=142) GOCO2S EGM28 (hasta n=25) GO_CONS_GFC_2_DIR_R EGM28 (hasta n=24) GO_CONS_GFC_2_SPW_R EGM28 (hasta n=24) GO_CONS_GFC_2_TIM_R EGM28 (hasta n=25) EGM28 (n máximo=219)

11 Resultados Estadísticas de N obs -N mod usando modelos combinados y aplicando una transformación de 4 parámetros. Unidades: [m]. Cantidad de puntos: 415 ARGENTINA min max promedio desv est EGM EGM28 transf. (-1.82) (1.78) (.2) (.344) EIGEN-6C EIGEN-6C combinado EIGEN-6C comb+transf. (-1.99) (1.78) (.1) (.323) GO_CONS_GFC_2_DIR_R GO_CONS_GFC_2_DIR_R2 combinado GO_CONS_GFC_2_DIR_R2 comb+transf. (-2.13) (1.63) (.1) (.422) EGM28 EIGEN-6C GO_CONS_GFC_2_DIR_R Nº de puntos , -2,5-2, -1,5-1, -,5,,5 1, Diferencia (m) 1,5 2, 2,5 3, Nº de puntos , -2,5-2, -1,5-1, -,5,,5 Diferencia (m) 1, 1,5 2, 2,5 3, Nº de puntos , -2,5-2, -1,5-1, -,5,,5 1, Diferencia (m) 1,5 2, 2,5 3,

12 Resultados N obs - N EIGEN-6C N obs - N EGM28 N EIGEN-6C - N EGM28

13 Resultados datos GOCE + datos terrestres datos GOCE N obs - N EIGEN-6C N obs - N GO-CONS-GFC-2-DIR-R2

14 Resultados Estadística de las diferencias Δg obs Δg mod en puntos terrestres para los GGMs en Argentina. Unidades: [mgal]. Cant. de puntos: 1374 ARGENTINA min max promedio desv est AIUB-GRACE3S EIGEN-6C GOCO2S GO_CONS_GFC _2_DIR_R2 GO_CONS_GFC _2_SPW_R2 GO_CONS_GFC _2_TIM_R EGM Nº de puntos Nº de puntos Nº de puntos EGM28-4, -35, -3, -25, -2, -15, -1, -5,, 5, 1, 15, 2, 25, 3, 35, 4, Diferencia (mgal) EIGEN-6C -4, -35, -3, -25, -2, -15, -1, -5,, 5, 1, 15, 2, 25, 3, 35, 4, Diferencia (mgal) GOCO2S -4, -35, -3, -25, -2, -15, -1, -5,, 5, 1, 15, 2, 25, 3, 35, 4, Diferencia (mgal)

15 Resultados Estadística de las diferencias Δg obs Δg mod en puntos marinos para los GGMs en Argentina. Unidades: [mgal]. Cant. de puntos: ARGENTINA min max promedio desv est AIUB-GRACE3S EIGEN-6C GOCO2S GO_CONS_GFC _2_DIR_R2 GO_CONS_GFC _2_SPW_R2 GO_CONS_GFC _2_TIM_R EGM Nº de puntos Nº d puntos Nº de puntos EGM28-75, -65, -55, -45, -35, -25, -15, -5, 5, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, Diferencia (mgal) EIGEN-6C -75, -65, -55, -45, -35, -25, -15, -5, 5, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, DIferencia (mgal) GOCO2S -75, -65, -55, -45, -35, -25, -15, -5, 5, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, Diferencia (mgal)

16 Conclusiones Los resultados muestran una aparente contribución de la misión GOCE en los primeros modelos generados con estos datos. La baja altura y la calidad de los instrumentos de medición del satélite parecen ser la causa de esta mejora. Las diferencias entre los modelos EIGEN-6C y EGM28 es mínima en las zonas de llanura y alcanza,7 m en las proximidades de la cordillera de los Andes. Para la anomalía de gravedad el EGM28 tiene los menores desvíos, seguido por el EIGEN-6C con valores muy cercanos. La transformación de 4 parámetros en la Argentina resulta en un desvío estándar de,32 m para el EIGEN-6C, contra,34 m para el EGM28. El volumen de datos de GOCE disponibles para los modelos evaluados corresponden a sólo algunos meses de medición sería interesante evaluar futuros modelos que cuenten con un mayor caudal de datos de esta misión.

17 Muchas gracias por su atención!!!