Aktualności

Naukowcy z IGiG wyznaczyli drgania bieguna Ziemi na podstawie obserwacji z 80 satelitów GNSS i 100 stacji naziemnych
02-01-2021

Naukowcy z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki UPWr oraz Instytutu Astronomicznego Uniwersytetu w Bernie w Szwajcarii udowodnili, że obserwacje GNSS do satelitów GPS, GLONASS oraz Galileo są w stanie dostarczyć wysokiej jakości informacji na temat wysokoczęstotliwościowych zmian w ruchu obrotowym Ziemi z okresem od kilku do kilkunastu godzin. Dzięki temu, po raz pierwszy udało się wyznaczyć model drgania bieguna ziemskiego z wykorzystaniem aż 80 satelitów: GPS, GLONASS i Galileo.

Wszystkie wcześniejsze wyznaczenia modeli empirycznych GNSS opierały się o system GPS, co powodowało problemy ze względu na dokładnie 2 obiegi satelitów GPS w ciągu doby, przekładające się na ryzyko rozpoznania błędów wyznaczenia orbit satelitów GPS jako ruchy bieguna. Nowa metoda integracji danych GNSS satelitów o różnych okresach obiegów pozwala na tworzenie niezależnych modeli empirycznych opisujących zmiany w ruchu obrotowym Ziemi wywołanych pływami oceanicznymi. W publikacji Zajdel et al. (2021) przedstawiono pierwszy tego rodzaju model sub-dobowych zmian w ruchu bieguna Ziemi oparty wyłącznie o obserwacje satelitów GPS, GLONASS oraz Galileo, który jest pozbawiony większości wad rozwiązań opartych wyłącznie o system GPS. Do wyznaczenia wykorzystano 3 lata ciągłych obserwacji ze 100 naziemnych stacji GNSS rozmieszczonych na wszystkich kontynentach i rejestrujących dane z 80 satelitów GNSS.

Ruch obrotowy Ziemi

Ruch obrotowy Ziemi ma zmienny charakter. Charakterystyczna zmienność w ruchu obrotowym Ziemi może być obserwowana jako sygnał o różnych okresach, począwszy od pojedynczych godzin (sub-dobowe zmiany spowodowane m.in. pływami oceanicznymi), lat (sezonowa zmiana rozkładu mas w systemie ziemskim), dekad i dłuższych (zmiany precesyjno-nutacyjne).

Parametry ruchu obrotowego Ziemi (ERP, ang. Earth Rotation Parameters) należą do fundamentalnych produktów geodezyjnych służących do transformacji pomiędzy Międzynarodowym Niebieskim Układem Odniesienia oraz Międzynarodowym Ziemskim Układem Odniesienia. Parametry ruchu obrotowego Ziemi konwencjonalnie opisują pozycję osi obrotu Ziemi w odniesieniu do skorupy Ziemi (współrzędne X i Y bieguna) oraz różnice rzeczywistego czasu obrotu Ziemi w stosunku do umownych 24h, reprezentowaną przez parametr różnicy czasów uniwersalnych: rzeczywistych i koordynowanych UT1-UTC wraz z jego pierwszą pochodną po czasie nazwaną ekscesem długości doby (LoD, ang. Length-of-Day). Jako że satelity na orbitach okołoziemskich realizują inercyjny system, przetwarzanie sygnałów przez globalnie rozmieszczoną, gęstą sieć stacji naziemnych umożliwia wyznaczanie zarówno współrzędnych bieguna jak i ekscesu długości doby.

Wysokoczęstotliwościowe zmiany w ruchu obrotowym Ziemi

Wysokoczęśtotliwościowa zmienność parametrów ruchu obrotowego Ziemi, czyli taka o okresach sygnałów krótszych niż 48h, jest aktualnie uwzględniana w analizach GNSS poprzez konwencjonalny model IERS2010 (Petit and Luzum 2010). Model IERS2010 oraz inne alternatywne modele, wyznaczane są przeważnie na podstawie długookresowych obserwacji pływów oceanicznych. Badania pokazują, że istnieje niezaniedbywalna różnica pomiędzy modelami empirycznymi pochodzącymi z przetwarzania obserwacji satelitarnych, a modelami geofizycznymi utworzonymi na podstawie danych o pływach oceanicznych. Poprawa spójności techniki GNSS z innymi technikami satelitarnymi jest kluczowa dla realizacji międzynarodowych układów odniesień przestrzennych oraz kombinacji technik obserwacyjnych, a przez to fundamentalna dla geodezji jako nauki.

Sygnały w ruchu obrotowym Ziemi: geodynamiczne i orbitalne

Wysokoczestotliwościowe zmiany w ruchu bieguna ziemskiego, powinny być zależne głównie od pływów oceanicznych (oraz w pewnym zakresie również zmian hydrologicznych i atmosferycznych). W publikacji pokazano jednak, że w zależności od tego czy wykorzystamy system GPS, GLONASS czy Galileo obserwujemy również sztuczne sygnały wynikające z rezonansu pomiędzy okresem obiegu satelitów, a ruchem obrotowym Ziemi. Sygnały te możemy wyeliminować, stosując do obliczeń wszystkie dostępne konstelacje, co urozmaica geometrię wycznacenia parametrów. Dodatkowo zestawiono możliwe okresy charakterystyczne, jakie w badaniach wysokoczęstotliwościowych zmian w systemie ziemskim mogą napotkać badacze wykorzystujący dane GPS, GLONASS oraz Galileo.

Empiryczny model wysokoczęstotliwościowych zmian w ruchu bieguna ziemskiego na podstawie danych GPS, GLONASS i Galileo

Po raz pierwszy wykorzystano obserwacje trzech konstelacji nawigacyjnych t.j. GPS, GLONASS i Galileo do stworzenia niezależnego modelu wysokoczęstotliwościowych zmian w ruchu bieguna ziemskiego wywołanych pływami oceanicznymi. Wyznaczono z inerwałem 2-h pozycje bieguna, a następnie wpasowano 38 głównych pływów oceanicznych o ruchu prawoskrętnym i lewoskrętnym, których okresy znamy z teorii pływów. Porównanie z alternatywnymi modelami opartymi o geofizyczne modele pływów oceanicznych oraz obserwacje VLBI wykazało dużą zgodność dla otrzymanych rezultatów.

Więcej na temat wyznaczania wysokoczęstotliwościowych zmian w ruchu bieguna ziemskiego przeczytamy w najnowszym artykule w czasopiśmie Journal of Geodesy:

Zajdel, R., Sośnica, K., Bury, G. Dach, R., Prange, L., Kaźmierski, K. (2021) Sub-daily polar motion from GPS, GLONASS, and Galileo. Journal of Geodesy 95, 3. https://doi.org/10.1007/s00190-020-01453-w


powrót do poprzedniej strony
Poczta / Logowanie do systemu
Stacja permanentna GNSS 'WROC'
GISLab - Laboratorium GIS
Laboratorium Multisensoryki
Stacja permanentna GNSS 'WROC'
Nasze konferencje

 2nd Gathers Hackathon
Rzym (Włochy), 17 - 18 lutego 2024
 Advanced Gathers School
Rzym (Włochy), 12 - 16 lutego 2024
 2nd Summer School
Delft (Holandia), 28 sierpnia– 1 września 2023
 1st Gathers Hackathon
Wiedeń (Austria), 13-14 kwietnia 2023
 1st Summer School
WROCŁAW-RYBNIK, 19 – 24 września 2022
 Gathers Kick-off meeting
WROCŁAW, 4-5 grudnia 2019
 GNSS Meteorology Workshop 2019
WROCŁAW, 19 - 20 września 2019
 XXIII Jesienna Szkoła Geodezji im. Jacka Rajmana
Wałbrzych, 21 - 22 września 2017
 EUREF 2017 Symposium
Wrocław, 17 - 19 maj 2017
 EUREF 2017 Tutorial
Wrocław, 16 maj 2017
 III Polski Kongres Geologiczny
WROCŁAW, 14 - 18 września 2016 r
Kartka z kalendarza
Maj 2024Imieniny obchodzi:
Mikołaj, Piotr, Urban

140 dzień roku (do końca pozostało 226 dni)
19
Niedziela

Efemerydy dla słońca:Tranzyt słońca []:12:48:17
Brzask astronomiczny []:01:39:12Zachód słońca []:20:42:08
Brzask nawigacyjny []:03:14:13Zmierzch cywilny []:21:24:07
Brzask cywilny []:04:12:27Zmierzch nawigacyjny []:22:22:21
Wschód słońca []:04:54:26Zmierzch astronomiczny []:23:57:22
Kontakt
INSTYTUT GEODEZJI I GEOINFORMATYKI
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
ul. Grunwaldzka 53
50-357 Wrocław

NIP: 896-000-53-54, REGON: 00000 18 67

tel. +48 71 3205617
fax +48 71 3205617

e-mail: igig@upwr.edu.pl