Erdrotation und globale dynamische Prozesse:
Gespeichert in:
| Format: | Buch |
|---|---|
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Frankfurt am Main
Verl. des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie
2003
|
| Schriftenreihe: | Mitteilungen des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie
32 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | IV, 118 S. Ill., graph. Darst. |
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|---|---|
| adam_text | Titel: Erdrotation und globale dynamische Prozesse
Autor: Schuh, Harald
Jahr: 2003
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis_______________________________________________________III
1 Einleitung__________________________________________________________1
Wissenschaftliche Zielsetzung_________________________________________________________ 1
2 Das System Erde und seine Komponenten________________________________3
2.1 Die Erde und ihr planetares Umfeld________________________________________________6
2.2 Komponenten des Systems Erde___________________________________________________6
2.2.1 Feste Erde.......................................................................................................................................6
2.2.2 Atmosphäre....................................................................................................................................7
2.2.3 Hydrosphäre...................................................................................................................................9
2.2.4 Kryosphäre...................................................................................................................................12
2.2.5 Biosphäre und Anthroposphäre....................................................................................................12
2.3 Wechselwirkungen im System Erde mit Einfluss auf die Erdrotation_____________________13
2.4 Rotation, Deformation und Schwerefeld der Erde____________________________________15
3 Grundlegende Formalismen zur Beschreibung der Erdrotation______________16
3.1 Newtonsche Theorien__________________________________________________________16
3.2 Euler-Theorie des starren Kreisels________________________________________________ 16
3.3 Schichtentheorien_____________________________________________________________17
3.3.1 Euler-Liouvillesche Gleichung und Anregungsfunktionen..........................................................17
3.3.2 Drehmomente...............................................................................................................................21
3.4 Lokale Theorien ______________________________________________________________21
3.5 Relativistische Formalismen______________________________________________________22
4 Referenzsysteme und ihre Realisierung__________________________________24
4.1 Definitionen und Konventionen___________________________________________________24
4.1.1 Raumfeste Referenzsysteme.........................................................................................................24
4.1.2 Erdfeste Referenzsysteme............................................................................................................25
4.1.3 Zeitsysteme...................................................................................................................................26
4.1.4 Transformationen zwischen raumfesten und erdfesten Referenzsystemen..................................28
4.2 Realisierungen________________________________________________________________30
4.2.1 Realisierung von raumfesten Referenzsystemen..........................................................................30
4.2.2 Realisierungen von erdfesten Referenzsystemen.........................................................................31
4.2.3 Realisierung von Zeitsystemen.....................................................................................................32
4.2.4 Erdorientierungsparameter (EOP)...............................................................................................33
5 Moderne Verfahren zur Bestimmung der Erdrotation____________________35
5.1 Beobachtungsverfahren_________________________________________________________35
5.1.1 Radiointerferometrie auf langen Basislinien (VLBI)...................................................................35
5.1.2 Optische Verfahren.......................................................................................................................36
5.1.3 Satellitenentfernungsmessungen (SLR und LLR)........................................................................37
5.1.4 Global Positioning System (GPS), GLONASS, Galileo..............................................................38
5.1.5 Détermination d Orbite et Radiopositionnement Intégrés par Satellite (DORIS).........................39
5.1.6 Lokale Rotationssensoren.............................................................................................................40
5.2 Auswertung__________________________________________________________________42
5.3 Kombination und Integration____________________________________________________ 43
5.4 Internationale Dienste___________________________________________________ 45
Erdrotation und globale dynamische Prozesse jjj
6 Analyse zeitlich und räumlich verteilter Daten______________________________ 49
6.1 Deterministische Signale____________.__________________________________________________50
6.1.1 Fourier-Verfahren.........................................................................................................................50
6.1.2 Wavelet-Verfahren.......................................................................................................................50
6.1.3 Signalapproximation nach der Methode der kleinsten Quadrate..................................................52
6.1.4 Weitere Verfahren........................................................................................................................53
6.2 Stochastische Signale ^_^_____________________________________________________________53
6.2.1 Zeitreihenanalyse..........................................................................................................................53
6.2.2 Parameterschätzung mit stochastischer Vorinformation...............................................................54
6.2.3 Multivariate Statistik....................................................................................................................54
7 Gegenwärtiger Stand der Modellierung_____________________________________ 56
7.1 Modellierung von Erdrotationsschwankungen____________________________________________56
7.1.1 Polbewegung und Tageslängenschwankungen.............................................................................57
7.1.2 Präzession und Nutation...............................................................................................................59
7.2 Anregung der Erdrotationsschwankungen_______________________________________________60
7.2.1 Lunisolare und planetare Anregung..............................................................................................61
7.2.2 Geophysikalische Anregung.........................................................................................................61
7.2.3 Wechselwirkungen.......................................................................................................................72
7.3 Vergleich von Modellierung und Messung der Erdrotationsschwankungen__________________79
7.3.1 Polbewegung................................................................................................................................80
7.3.2 Tageslängenschwankungen..........................................................................................................84
7.3.3 Präzession und Nutation...............................................................................................................87
7.4 Erdrotation und Schwerefeld___________________________________________________________88
8 Identifikation von Forschungszielen_______________________________________ 90
9 Forschungsaufgaben zum Erreichen der Ziele_______________________________ 93
9.1 Modellbildung _________________________________________________________________93
9.1.1 Formalismen.................................................................................................................................93
9.1.2 Konsistente und integrale Modellierung.......................................................................................93
9.1.3 Zeitliche Schwankungen der Erdrotation und des Gravitationsfeldes..........................................95
9.1.4 Anthropogene Beeinflussung der Erdrotation...............................................................................96
9.1.5 Entwicklung eines universellen Erdrotations-Informationssystems (ERIS).................................96
9.2 Beobachtungsverfahren____________________________________________________________ 97
9.2.1 Steigerung der Messgenauigkeit...................................................................................................97
9.2.2 Kontinuierliche Messungen..........................................................................................................98
9.2.3 Steigerung der zeitlichen Auflösung.............................................................................................98
9.2.4 Redundanz und Komplementarität...............................................................................................99
9.2.5 Integrität und Langzeitstabilität..................................................................................................100
9.2.6 Neue technologische Entwicklungen und zukünftige Messmethoden........................................100
9.3 Auswertung der Messungen und Ergebnisanalyse_____________________________________ 101
9.3.1 Verbesserte Auswertemodelle....................................................................................................101
9.3.2 Automation der Vorverarbeitung und Parameterschätzung........................................................102
9.3.3 Schätzverfahren........................................... 102
9.3.4 Kombination und Integration......................................................................................................102
9.3.5 Analyse von Zeitreihen.............................................. 103
10 Zusammenfassung und Ausblick 104
Literatur
Abkürzungsverzeichnis
Danksagung_________
IV
Erdrotation und globale dynamische Prozesse
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