Parametrische Beschreibung der Dynamischen Ozeantopographie aus Beobachtungen von Geoid, altimetrischer Meereshöhe und radialen SAR Oberflächengeschwindigkeiten

• Antragsteller: Dr.-Ing. Jan Martin Brockmann
• Fachliche Zuordnung: Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405476593

Die geodätische Schätzung der dynamischen Ozeantopographie als Differenz der Meereshöhe und des Geoids bleibt, trotz des einfachen funktionalen Zusammenhangs, weiterhin eine anspruchsvolle Aufgabe. Die unterschiedlichen spektralen Eigenschaften der altimetrischen Meereshöhen und des verfügbaren Wissens über das Geoid verursachen Probleme in dem erforderlichen Separationsprozess. Diese werden durch die stochastische Charakteristik der auf Satellitenbeobachtungen basierenden Geoid-Information verstärkt, da diese nur bis zu einer räumlichen Auflösung von 100 km die erforderliche Genauigkeit besitzt. Parametrische Ansätze, welche die dynamischen Ozeantopographie mit mathematischen Basisfunktionen beschreiben, werden nur selten verwendet. Stattdessen werden oft Gitter-basierte Modelle erzeugt, bei denen die Funktionswerte auf einem vorgegebenen Gitter mit fester Auflösung erzeugt werden. Diese Gitter-basierten Modelle werden typischerweise in mehreren unabhängigen Schritten erzeugt. Dadurch kommt es zu Problemen, wenn zusätzlich zu den typischerweise verwendeten Geoid- und Altimeterbeobachtungen weitere Beobachtungstypen in die Schätzung der dynamischen Ozeantopographie aufgenommen werden sollen. Die oft genutzen Ansätze können die verfügbaren Unsicherheitsinformationen der einzelnen Beobachtungsdatensätze nicht ausreichend berücksichtigen. Um diese Beschränkungen zu umgehen, wird hier ein integraler Einschritt-Ansatz vorgeschlagen. Dazu werden Geoid und dynamische Ozeantopographie durch parametrische Basisfunktionen beschrieben, deren unbekannte Koeffizienten gemeinsam aus allen Beobachtungsdaten geschätzt werden. Da eine physikalisch-motivierte mathematische Beschreibung der dynamischen Ozeantopographie nur schwer möglich ist, wird eine Approximation des wahren Funktionsraums notwendig. Diese kann durch einen Finite Elemente Ansatz mit vorgegebenen Stetigkeitsanforderungen erreicht werden. Innerhalb dieses Projektes wird die Nutzung von C¹-stetigen Finiten Elmenten vorgeschlagen und soll hier realisiert werden. Die C¹-Stetigkeit wird durch den zweiten Hauptaspekt des Antrags begründet, die Nutzung eines neuen Beobachtungstypes. Aus Synthetic Aperture Radar Messungen abgeleitete radiale Oberflächengeschwindigkeiten der Meeresoberfläche sollen benutzt werden, um die Schätzung zu stabilisieren und die Separation der altimetrischen Meereshöhenmessungen in Geoid und Dynamische Ozeantopographie zu unterstützen. Innerhalb dieses Projektes sollen die Eigenschaften der radialen Oberflächengeschwindigkeiten und deren Einsatz zur Schätzung der dynamischen Ozeantopographie analysiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen