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Gravidade Marinha Global

Gravidade Marinha Global

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Artigo na The Leading Edge · Agosto de 2013    
DOI: 10.1190 / tle32080892.1
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G ravityandpotentialfie lds
892 The Leading Edge, agosto de 2013
SEÇÃO ESPECIAL: G ravityandpotentialfie lds
Em direção à precisão de 1 mGal na gravidade marinha global do CryoSat-2,
Envisat e Jason-1
Mais de 60% das terras da Terra e rasas
as áreas marinhas são cobertas por> 2 km de sedimentos
e rochas sedimentares, com as acumulações mais espessas
em margens continentais estriadas (Figura 1). Marinha ao ar livre
anomalias de gravidade derivadas do satélite Geosat e ERS-1
altimetria (Fairhead et al., 2001; Sandwell e Smith, 2009;
Andersen et al., 2009) delineiam a maioria dessas grandes bacias
com precisão notável. Além disso, gravidade e batimetria
dados derivados de altimetria são usados ​​para identificar a corrente e
cânions paleo-submarinos, falhas e elevações locais recentes.
Essas características geomórficas fornecem pistas de onde olhar
para grandes depósitos de sedimentos. Enquanto os dados atuais do altímetro
delinear grandes bacias offshore e principais estruturas, eles
não resolvem alguns dos menores recursos geomórficos e
bacias (Yale et al., 1998; Fairhead et al., 2001). Melhorado
precisão e resolução são desejáveis: para facilitar as comparações
entre margens continentais; como uma ferramenta de exploração e para
permitir a extrapolação de estruturas conhecidas a partir de
áreas; para seguir zonas de fratura fora da bacia do oceano profundo
em estruturas continentais anteriores, para definir e comparar
segmentação das margens ao longo do ataque e identificar o
posição da fronteira continente-oceano; e estudar massa
anomalias (por exemplo, tipo de sedimento e distribuição) e isostática
compensação nas margens continentais. Neste artigo, avaliamos
a precisão de um novo modelo de gravidade marinha global baseado em um
riqueza de novos dados de altimetria de radar e demonstrar que estes
dados de gravidade são superiores em qualidade à maioria dos dados públicos
dados de gravidade de navios acadêmicos e governamentais disponíveis.
Novos dados de altímetro de radar
A precisão do campo gravitacional depende de quatro fatores: trilha espacial
densidade, precisão do alcance do altímetro, orientação diversa da trilha,
e a precisão dos modelos de marés costeiras. Recentemente três
novos conjuntos de dados de altímetro não repetitivo tornaram-se disponíveis:
1) CryoSat-2 foi lançado com sucesso em fevereiro de 2010
e rotineiramente coletou dados de altimetria sobre gelo, terra,
e oceano desde julho de 2010 (Wingham et al., 2006). o
satélite tem um longo ciclo de repetição de 369 dias, resultando em uma av-
espaçamento entre pistas de solo de 3,5 km no equador.
2) O satélite Envisat, que está em operação contínua
ção desde 2002, estava ficando sem combustível necessário para
mantendo uma trilha de solo repetitiva. Em outubro de 2010,
Envisat foi colocado em uma nova órbita de fase de deriva parcial
(Repetição de ~ 30 dias) para economizar combustível. Embora a nave espacial
falhou em abril de 2012, foi capaz de coletar 1,5 anos de dados
ao longo desta nova pista de solo. Esses dados combinados com 97
ciclos repetidos na pista de solo de 35 dias tornam um significativo
D AVID S ANDWELL e E MMANUEL G ARCIA , Scripps Institution of Oceanography
K HALID S OOFI , ConocoPhillips
P AUL W ESSEL e M ICHAEL C HANDLER , Universidade do Havaí em M ā noa
W ALTER HF S MITH , Administração Oceânica e Atmosférica Nacional
contribuição para a melhoria do campo gravitacional, especialmente
no Ártico, onde as faixas de repetição espaçadas podem
coletar dados sobre áreas descongeladas conforme a cobertura de gelo muda
(Childers et al., 2012).
3) O satélite Jason-1 foi lançado em 2001 para substituir o
envelhecimento do satélite Topex / Poseidon. Para evitar um potencial colisão
entre Jason 1 e Topex, o satélite Jason-1 foi
movido para uma órbita inferior com um longo tempo de repetição de 406
dias, resultando em um espaçamento médio entre o solo e a pista de 3,9
km no equador. A manobra foi realizada em maio
2012 e o satélite está coletando novos dados tremendos
definido a partir de uma órbita de inclinação relativamente inferior de 66 que
complementa as órbitas de inclinação superior do Envisat (81)
e CryoSat-2 (88). O satélite Jason-1 falhou apenas quatro
dias após completar sua fase geodésica de 406 dias.
Este artigo fornece um relatório de progresso sobre nosso objetivo de
atingir a precisão de 1 miligal (mGal) para o setor marinho global
campo gravitacional em uma resolução espacial de ½ comprimento de onda de 7 km.
O novo modelo de gravidade (V21) é baseado em todos os disponíveis
dados do altímetro. Isso inclui o antigo Geosat e ERS-
1 dados que foram usados ​​para construir a marinha global V18
modelo de gravidade amplamente usado na indústria hoje (Sandwell
e Smith, 2009), bem como mais recente, Envisat, CryoSat-2 (até
Dezembro de 2012) e Jason-1 (até janeiro de 2013). Nós primeiro
descrever as melhorias na precisão de alcance dos mais novos
altímetros em comparação com os altímetros mais antigos. Estes re-
resultados são publicados em Garcia et al. (2013). Em seguida, avaliamos o
precisão do modelo de gravidade V21 por meio de comparações com
dados de gravidade de qualidade da indústria, bem como dados de qualidade inferior
dos cruzeiros de pesquisa disponíveis no National Geophysi-
Cal Data Center (NGDC). Por meio dessas comparações, nós
demonstrar que a precisão atual é melhor do que 1,7 mGal para
Figura 1. Principais bacias sedimentares offshore em todo o mundo
(verde).
Baixado em 09/08/13 a 132.239.154.202. Redistribuição sujeita a licença SEG ou copyright; consulte os Termos de Uso em http://library.seg.org/

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G ravityandpotentialfie lds
melhoria na precisão de alcance para o fator de quase dois
aumento na taxa de pulso do CryoSat-2 em relação ao ERS-1. o
o segundo nível de ruído mais baixo vem do altímetro Jason-1
(46,6 mm a 2 m SWH). Observe também que Jason-1 tem o baixo
nível de ruído est a um SWH de 6 m. Em todos os casos, exceto para o
Modos SAR, o nível de ruído do retracking de dois parâmetros
é cerca de 1,5 vezes menor do que o retrack-
ing. Como os produtos marinhos padrão fornecidos pelo espaço
agências usam a abordagem de três parâmetros, é preciso voltar
e reconstituir as formas de onda brutas do altímetro para atingir o menor
ruído e, portanto, a melhor precisão de alcance.
Antes da construção do modelo de gravidade, suavizamos o
dados ao longo da trilha de satélite usando um filtro que tem um ganho de 0,5
em um comprimento de onda de 14 km. Mais de ½ comprimento de onda de 7 km,
latitudes inferiores a 72 e precisão um pouco inferior (2-3
mGal) em latitudes mais altas dependendo da cobertura de gelo. Finalmente,
com base nesta análise atual, estimamos a precisão de
gravidade marinha derivada do altímetro no ano de 2015, usando
dados internacionais da fase geodésica de Jason-1 e assumindo
que o CryoSat-2 permanece em operação, e prevê que melhor
que a precisão de 1,4 mGal é alcançável em áreas como o Golfo
do México.
Escolher a hora de chegada
Para a recuperação do campo de gravidade marinho estático, o ponto crítico
medição é a inclinação da superfície do oceano. Equa de Laplace
combinação com a fórmula de Bruns mostra que um microra-
dian (μrad) da encosta da superfície do oceano corresponde aproximadamente a 1
anomalia de mGal de gravidade. Portanto, alcançar este 1-mGal
limite requer um altímetro de radar para ter um alcance preci-
seção de 7 mm em uma distância horizontal de 7 km. Esta precisão
pode ser derivado de um único perfil ou uma pilha de
perfis. A inclinação da superfície do oceano pode ser estimada por diferenças
medir a altura ao longo das trilhas do altímetro de satélite,
a precisão absoluta do intervalo é amplamente irrelevante.
A maior fonte de erro na medição da superfície do oceano
inclinação é causada por erros na escolha da hora de chegada do
retorno do eco do radar. A forma deste eco depende de três
parâmetros: a hora de chegada; o tempo de subida da vanguarda
da forma de onda, que depende da altura do oceano
ondas; e amplitude da forma de onda, que depende de
a aspereza do oceano causada por ondas curtas geradas
pelo vento. Estudos anteriores mostraram (Maus et al., 1998;
Sandwell e Smith, 2005) que o tempo de chegada e o tempo de subida
são altamente correlacionados durante a estimativa do parâmetro, resultado-
em estimativas menos do que ótimas de tempo de chegada. Uma maneira de
melhorar o tempo de chegada é realizar um anúncio de dois parâmetros
justificativa onde o tempo de subida é mantido em um valor fixo com base em
o valor suavizado ao longo da trilha (20-45 km) do tempo de subida
de um retracking de três parâmetros. Este duplo retracking ap-
Proach melhorou a precisão de alcance do Geosat e ERS-1
dados por um fator de 1,5 e reduz os efeitos adversos de
vincando altura de onda significativa (SWH).
Executamos a mesma abordagem de retrocesso duplo
em sete tipos de dados de altímetro, incluindo SAR e SARIN-
dados de modos de CryoSat-2 (Garcia et al., 2013). O barulho
das medições do altímetro é comumente relatado como o
desvio padrão da altura recuperada de 20 Hz em média
em intervalos de 1 s. Um segundo ao longo da trilha corresponde a ~ 7
km e espera-se apenas uma pequena variação na altura sobre este
distância. Os resultados do ruído de 20 Hz para cada tipo de dados
foi calculado para uma grande região do Atlântico Norte (Gar-
cia et al., 2013) e um resumo é fornecido na Tabela 1. O
o nível de ruído aumenta com o aumento da rugosidade do oceano SWH.
A altura de onda significativa mais comum (SWH) é de ~ 2 m
e uma altura extrema de onda é de 6 m. Os dados do modo SARIN,
que são projetados para observações de gelo, são barulhentos e
não são usados ​​em nossa análise de gravidade. A 2 m SWH, Cryo-
Sat-2 LRM tem o nível de ruído mais baixo de 42,7 mm, enquanto ERS-
1 tem o ruído mais alto de 61,8 mm. Atribuímos isso 1,45
Figura 2. Anomalia de gravidade ao ar livre para o Golfo do México com base
em todos os dados de altímetro disponíveis até janeiro de 2013 (V21). Contorno
o intervalo é de 10 mGal com contornos pesados ​​a 50 mGal. A caixa vermelha mostra
área do Canyon Alaminos onde EDCON-PRJ forneceu dados precisos
gravidade baseada em navio para avaliação de nossos campos de gravidade de satélite.
As linhas brancas são o traçado de um cruzeiro de frota acadêmica onde
dados de gravidade foram coletados.
Tabela 1. Ruído do altímetro de 20 Hz (mm). Desvio padrão de
estimativas de altura de 20 Hz recuperadas. Os dados são de uma região do
Atlântico Norte com estado de mar relativamente alto. Os valores representam o
mediana de milhares de estimativas em um intervalo de 0,4 m de SWH. o
As estimativas do Geosat de 10 Hz foram dimensionadas em 1,41 para aproximar os erros
a 20 Hz. Observe em todos os casos, exceto para o CryoSat-2 SAR e SARIN
modos, a relação de ruído 3-PAR para 2-PAR é próxima ao valor de 1,57
derivado de uma simulação de mínimos quadrados (Sandwell e Smith, 2005).
Altímetro
2-PAR @ 2m 2-PAR @ 6m 3-PAR / 2-PAR
Geosat
57,0
105,4
1,54
ERS-1
61,8
111,8
1,51
Envisat
51,8
88,6
1,52
Jason-1
46,4
64,2
1,63
CryoSat-2 LRM
42,7
71,7
1,51
CryoSat-2 SAR
49,7
110,9
0,996
CryoSat-2 SARIN 138,7
148,6
0,998
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o nível de ruído deve ser reduzido em cerca da raiz quadrada
de 20 a um valor médio de 11,5 mm. Esta precisão de alcance
está se aproximando da precisão desejada de 7 mm ao longo de 7 km
distância necessária para atingir uma precisão de inclinação de 1 μrad, que
fornecerá um modelo de gravidade de precisão de 1 mGal. Reduzindo o
ruído pelo fator necessário de 1,64 poderia ser alcançado por re-
repetindo cada medição de declive em 2,7 vezes em média. o
As questões pendentes são: Será que este simples verso
O cálculo do velope é compatível com as observações reais? Nós vamos
alcançar a meta de precisão de 1-mGal antes de Jason-1 e Cryo-
Os satélites Sat-2 falham?
Avaliação de campo gravitacional
Perfis de declive da superfície do mar de todos os dados de altímetro disponíveis
a janeiro de 2013 foram usados ​​para construir uma nova marinha global
modelo de gravidade para uma latitude de 85. O método é descrito
em uma publicação anterior (Sandwell e Smith, 2009) e um
segue um breve resumo. Encostas ao longo da linha de 20 Hz-
perfis recuperados são filtrados em passa-baixa em comprimento de onda de 14 km
(Ganho de 0,5) e um modelo de baixa resolução da altura da superfície do mar
[EGM2008, Pavlis et al., 2012] é removido de cada pro
Arquivo. As inclinações residuais e direção são quadriculadas usando um
spline biharmônico em tensão (0,25) para formar mapas globais de
declive residual norte e leste. Usando a equação de Laplace no
Domínio de Fourier 2D, as encostas norte e leste são convertidas
a uma anomalia de gravidade residual. Um segundo filtro passa-baixa 2D é
aplicado à gravidade residual com um ganho de 0,5 a 16 km
Comprimento de onda; para latitudes maiores que a latitude máxima
do Envisat de 81,5, um filtro de 18 km é usado. Muito deste Ártico
área tem cobertura de gelo sazonal e permanente, então o resíduo
a gravidade é barulhenta e, portanto, precisa de mais filtragem. finalmente, o
O modelo de gravidade EGM2008 é restaurado para construir o
anomalia de amplitude de ar livre. Ainda estamos experimentando
filtros passa-baixa que dependem da latitude, bem como da profundidade do oceano
para maximizar a relação sinal-ruído.
Para avaliar a precisão do modelo de gravidade final, primeiro
foco na região do Golfo do México, onde alta precisão
dados de gravidade foram reunidos por EDCON-PRJ para indústrias
tente aplicativos. O modelo de gravidade ao ar livre (V21) é mostrado em
Figura 2 com contornos grossos em intervalos de 50 mGal; estende
em terra onde a grade é baseada no modelo EGM2008.
Sobre o oceano, os sinais familiares de gravidade são aparentes como
à medida que a gravidade muda na Flórida e Campeche
escarpas. Este modelo de gravidade é baseado em um significativo
quantidade de novos dados do altímetro, conforme mostrado na Figura 3.
Avaliar a precisão da gravidade do satélite requer um
comparação com dados mais precisos. O mais simples
a análise de ala é simplesmente uma comparação pontual do sat-
gravidade ellite (SAT) e a gravidade EDCON para os pequenos
região do cânion de Alaminos (caixa vermelha na Figura 2). o
diferenças médias e rms entre a gravidade do satélite e
Gravidade EDCON em mGal são: V18, média = 2,23, rms = 2,03
e V21, média = 2,45, rms = 1,68. A gravidade EDCON
tem uma precisão de ~ 0,5 mGal, então a diferença rms principalmente
reflete erros na gravidade do satélite. A adição do novo
dados do Envisat, CryoSat-2 e Jason-1 resultaram em um
redução da variância de 31%. A questão é sobre qual parte de
o espectro espacial ocorre a maior parte dessa melhoria?
Uma coerência 2D entre a gravidade do satélite (V18 e V21)
e os dados EDCON são mostrados na parte inferior da Figura 4.
Como esperado, a coerência cai abaixo da significância estatística
nível de escala de 0,2 em um comprimento de onda de ~ 14 km porque o satélite
as grades de gravidade leve são filtradas em passagem baixa neste comprimento de onda. o
a coerência é próxima de 1 para comprimentos de onda maiores que 40 km.
A maior parte da melhoria na coerência indo de V18
a V21 ocorre na banda de comprimento de onda de 40 a 14 km. este
é a banda de interesse para aplicações como identificação
de bacias sedimentares remotas nas margens continentais também
como mapear o fundo do oceano em áreas onde a profundidade
não estão disponíveis.
Para estabelecer as contribuições de ruído desses dois dados
conjuntos, usamos dados independentes de uma pesquisa de gravidade a bordo
Figura 3. Exemplos de densidade de trilha de altímetro de satélite (caixa vermelha em
Figura 1) usado para esta construção de gravidade. Uma gravidade publicada mais antiga
modelo (V18) é baseado em faixas antigas do Geosat e ERS-1. Este mais novo
modelo de gravidade (V21) é baseado nas faixas combinadas de todos os cinco
altímetros. Os tracklines mais pesados ​​representam fases da cobertura de dados
onde existem dezenas a centenas de faixas que não se repetem exatamente
resultando em cobertura de faixa.
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G ravityandpotentialfie lds
arquivado no NGDC, mostrado como a faixa branca na Figura 2.
As grades de satélite e EDCON foram amostradas no navio
locais de gravidade, resultando em 46.467 pontos para o sistema de três vias
comparação. (Algumas centenas de valores externos de gravidade da nave
foram editados manualmente porque mostraram grandes desvios de
o satélite e a gravidade EDCON.) O NGDC para SAT
(V21) rms NS é o maior em 2,59 mGal seguido pelo NGDC
para EDCON rms NE em 1,97 mGal seguido por EDCON para
SAT rms ES a 1,83 mGal. Em todos os casos, a diferença média
foi removido. Supondo que as fontes de erro em cada conjunto de dados sejam
estatisticamente independente, pode-se escrever a variância do
diferenças rms em termos das variações individuais da seguinte forma:
Uma inversão deste sistema 3 x 3 fornece estimativas do
desvios padrão individuais de E = 0,51 mGal; S = 1,75
mGal; N = 1,91 mGal. A análise mostra que o EDCON
os dados são muito melhores que os outros
dois conjuntos de dados. Além disso, o satélite
dados de gravidade têm um pré-
cisão do que os dados de gravidade do navio.
Para determinar se estes são típicos
dados de envio, realizamos
uma análise estatística inicial do
desvio absoluto mediano do
dados de gravidade do satélite em relação a
1.700 cruzeiros gravitacionais a bordo de
a frota acadêmica fornecida por
o NGDC. Os dados do NGDC eram
processado usando os procedimentos de
Chandler e Wessel (2008) anterior
para a análise. Os resultados mostram que
metade dos cruzeiros tem mediana
desvios absolutos de 4,0 mGal e
a mediana de de- absoluto mais provável
viação é 2,75 mGal. Portanto, este
dados de gravidade do navio do Golfo de
O México tem um desvio padrão que
é significativamente melhor do que 95% do
gravidade do navio da frota acadêmica.
A implicação é que a precisão
dos dados de gravidade do acadêmico
frota agora é significativamente pior do que
a gravidade do satélite. Portanto, aca-
dados de gravidade da frota demic não são mais
adequado para avaliar a precisão de
a gravidade do satélite.
Gravidade ártica
A precisão da gravidade marinha
campo também depende de vários
fatores ambientais, como o
altura de onda significativa típica na região e no período anterior
lence de gelo marinho; ambos os fatores degradam o altímetro
medição de alcance. Além disso, a altura da superfície do oceano vari-
capacidade causada por correntes de pequena escala e marés costeiras pode
introduzir erros na medição do declive da superfície do oceano.
O Golfo do México representa talvez a área ideal para
recuperação da gravidade marinha, porque os efeitos adversos destes
fatores são mínimos. Em contraste, a seguir consideramos um dos
piores casos do Ártico canadense, onde o gelo, as ondas e
marés costeiras introduzem grandes erros na inclinação da superfície do oceano
medição (Figura 5). Esta região também contém
cobertura da gravidade marinha disponível no Geologic Survey of
Canadá (GSC) para análise quantitativa da gravidade do satélite
dados.
Usando a abordagem de variância de três vias descrita anteriormente
para o Golfo do México, avaliamos o desvio padrão de
três conjuntos de dados independentes de gravidade marinha para os canadenses
um Ártico. O primeiro é do Geologic Survey of Canada
onde usamos dados de áreas do oceano onde a profundidade é
maior que 200 m. Isso resultou em 24.618 medidas de gravidade-
mentos mostrados como pontos brancos na Figura 5. O segundo conjunto de dados
Figura 4. (a) Anomalias de gravidade de satélite de V18 e V21 plotadas em relação à gravidade de bordo de
Cânion dos Alaminos (EDCON-PRJ). (b) Coerência entre a gravidade do satélite e a gravidade EDCON sobre
área do Cânion dos Alaminos (caixa vermelha na Figura 2). A coerência cai para 0,5 em um comprimento de onda de
27 km para V18 e comprimento de onda de 20 km para V21. Adicionando os novos dados de altímetro do Envisat,
CryoSat-2 e Jason-1 fornecem melhorias na faixa de comprimento de onda de 14 a 40 km.
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é V18 da gravidade derivada do altímetro, que se baseia em
Dados ERS-1 entre latitudes de 72 e 81,5 e ambos
Dados Geosat e ERS-1 para latitudes mais baixas (Sandwell e
Smith, 2009). O terceiro conjunto de dados é o novo altímetro derivado
gravidade onde os dados Geosat e ERS-1 não foram usados; nós chamamos
este V21b. Comparações visuais de mapas gravitacionais de V18
e V21b mostram que V18 é muito mais barulhento. Isso é amplamente
confirmado por meio de comparações rms com a gravidade GSC
dados. O rms SAT (V18) para SAT (V21b) é maior em 7,22
mGal seguido pelo GSC para SAT (V18) rms a 6,96 mGal
seguido por GSC para SAT (V21b) rms a 4,96 mGal. Um em
versão deste sistema 3 × 3 fornece estimativas do indi-
desvios padrão individuais de GSC rms = 3,24 mGal, SAT
(V21b) rms = 3,75 mGal, e SAT (V18) rms = 6,17 mGal.
Neste caso, descobrimos que a nova gravidade do satélite (V21b)
tem precisão semelhante à gravidade a bordo do GSC.
Um resultado mais importante, mas esperado, é que o V21b
a gravidade do satélite é 1,6 vezes mais precisa do que a gravidade V18-
ity. Esta grande melhoria na área do Ártico é esperada
porque os altímetros CryoSat-2 e Envisat têm cerca de 1,4
vezes melhor intervalo de precisão do que Geosat e ERS-1 e também
maior densidade de dados. Esperamos que a gravidade V21, que
incluiu o Geosat e ERS-1, tem uma precisão de cerca de 3
mGal nesta área ártica.
Discussão
Uma questão importante ainda não destacada neste relatório é que
a precisão do campo gravitacional derivado desta combinação
ção de altímetros de satélite é uniforme em todas as áreas do oceano
e grandes massas de água interiores. Conforme observado, a precisão
depende da densidade da trilha espacial, precisão do alcance do altímetro,
Figura 6. Melhoria na precisão rms para leste (azul) e norte
componentes (verdes) da gravidade marinha devido à adição
de dados CryoSat-2 (a), Envisat (b) e Jason-1 (c). CryoSat-2 tem
a maior inclinação orbital e maior densidade de trilha, portanto, fornece
a maior melhoria geral. O Envisat tem faixas quase repetidas
mas uma excelente cobertura de alta latitude, onde fornece a maior
melhoria. Jason-1 tem a menor inclinação orbital, então principalmente
melhora o componente de gravidade EW para latitudes <60˚.
Figura 5. Anomalia de gravidade ao ar livre para o Ártico canadense com base
em todos os dados de altímetro disponíveis até janeiro de 2013 (V21). Contorno
o intervalo é de 10 mGal com contornos pesados ​​a 50 mGal. Pontos brancos
mostrar locais de medições de gravidade marinha disponíveis em
o Serviço Geológico Canadense (profundidade do oceano <200 m). O 88˚
a latitude máxima de CryoSat-2 estende o alcance da gravidade ártica
além da latitude 81,5˚ do ERS-1 e do Envisat. O máximo
a latitude do Geosat é 72˚.
orientação de faixas diversificadas e a precisão do
modelos de maré. Discutimos o intervalo aprimorado preci-
visão e cobertura desses novos altímetros. No entanto, um
a diversidade de orientações do trackline também é importante. Em par-
particular, os novos dados de alta densidade espacial do CryoSat-2
fornece recuperação excepcional do componente NS da gravidade
(Figura 6a). CryoSat-2 também contribui para a melhoria
no componente EW, mas como mostrado na Figura 7, o
O componente EW ainda é cerca de 1,5 vezes menos preciso do que o
Componente NS. Temos sorte que a inclinação inferior
as linhas do altímetro Jason-1 estão melhorando rapidamente
este componente EW especialmente em áreas equatoriais (Figura
6c). Como exemplo, a diferença rms entre V21 e o
A gravidade do EDCON no Golfo do México é 1,87 mGal quando
os dados Jason-1 não são usados ​​na solução em comparação com
1,68 mGal quando usados. Até o momento Jason-1 tem com
completou apenas metade de sua fase geodésica de 406 dias. Se o satélite
lite sobrevive até julho de 2013, a densidade da pista Jason-1
duplo, proporcionando uma melhoria adicional de 0,4-mGal
do componente EW da gravidade, resultando em uma média de 0,2
Baixado em 09/08/13 a 132.239.154.202. Redistribuição sujeita a licença SEG ou copyright; consulte os Termos de Uso em http://library.seg.org/

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898 The Leading Edge, agosto de 2013
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melhora no campo gravitacional; prevemos uma precisão de
1,48 mGal no Golfo do México.
Também é interessante notar que a maior melhoria
no Ártico, a precisão da gravidade é fornecida pelo Envisat (Figura
6b). Embora a gravidade do Ártico seja medida por ambos CryoSat-2
e Envisat, os 10 anos de dados acumulados do Envisat
fornece cobertura de repetição suficiente para amostrar a maior parte do Arco
oceano tique durante as janelas de tempo sem gelo e, assim, provar o
gravidade.
Conclusões e perspectivas
Uma visão geral dos resultados desta análise inicial do
novos conjuntos de dados de altímetro são resumidos na Figura 7.
• Novos dados de altímetro do CryoSat-2, Envisat e Jason-1
têm precisão de intervalo 1,25 vezes melhor do que os dados mais antigos
do Geosat e ERS-1. Além disso, os satélites mais recentes
contribuir com 60 meses de novos dados em comparação com 31
meses de dados fornecidos pelos satélites mais antigos. Estes dois
melhorias resultam em quase um fator de 1,5 de melhoria
na precisão da gravidade em latitudes mais baixas e um fator de 2-3 im-
prova nas regiões árticas e antárticas onde o gelo sazonal
a tampa impediu medições de altímetro de alta precisão.
• A maior parte da melhoria no gravador derivado do altímetro
campo de idade ocorre na banda de comprimento de onda de 14 km a 40 km,
que é de interesse para investigação de bacias sedimentares
tão pequeno quanto 7 km.
• A versão atual do campo gravitacional derivado do altímetro
tem uma precisão de 1,7 mGal no Golfo do México e
3,75 mGal no Ártico canadense. Ao contrário da gravidade terrestre
onde a cobertura é desigual, essas precisões estão disponíveis
em TODAS as áreas marinhas e grandes massas de água interiores,
esta gravidade fornece um recurso importante para a exploração
de bacias sedimentares remotas.
• O campo de gravidade derivado do altímetro é cerca de duas vezes mais
precisa do que a gravidade a bordo coletada pelo aca-
instituições democráticas. No entanto, alguns dados a bordo, mais
cuidadosamente coletados pela indústria (por exemplo, EDCON), são três
vezes melhor do que a gravidade derivada do altímetro e tem
resolução espacial muito melhor.
• O satélite altímetro Jason-1 morreu apenas quatro dias depois
completando sua fase geodésica de 406 dias. Dados coletados ser-
entre fevereiro e julho de 2013, não usado no V21 grav-
ity, irá fornecer uma melhoria adicional no EW
componente da gravidade. Além disso, CryoSat-2 tem o suficiente
capacidade de coletar dados de altimetria por mais 5–7 anos.
Isso proporcionará uma melhoria significativa na ação da gravidade
curacia, especialmente em regiões oceânicas cobertas de gelo.
• Novos modelos de gravidade global derivados de GRACE e
GOCE irá melhorar a precisão dos modelos de gravidade em
comprimentos de onda mais longos (ou seja,> 200 km).
• A construção do modelo gravitacional discutido neste
relatório ainda não envolve ajustes de trackline. Futuro
os modelos serão aprimorados em áreas de grandes oceanos de mesoescala
variabilidade e marés costeiras por meio de ajustes de linha de trilha.
• Nosso processamento de gravidade atual usa filtros passa-baixa que
só muda com a latitude e intervalo no comprimento de onda de corte
de 16 km a 24 km. Pretendemos desenvolver uma variedade espacial
filtros capazes com comprimentos de onda de corte tão baixos quanto 10 km em
áreas onde o sinal de gravidade para ruído é alto.
• Com base em aquisições de dados futuras esperadas e aprimorado
processamento, esperamos que a precisão do campo gravitacional seja
melhor do que 1,4 mGal, mas talvez não atinja nosso 1 mGal
objetivo.
Figura 7. Estimativa Jackknife da precisão dos componentes leste (azul) e norte (verde) da gravidade marinha derivada do satélite
altimetria. As caixas vermelhas mostram as validações do Golfo do México e do Ártico canadense. A caixa verde mostra a precisão dos dados de gravidade EDCON.
Perfis de gravidade marítima coletados pela frota acadêmica normalmente têm precisão de gravidade de 2,75 mGal. Nosso objetivo de precisão é 1 mGal. Em
latitudes inferiores a 60˚, o componente norte da gravidade é melhor determinado do que o componente leste, porque as linhas do altímetro são preferencialmente
NS orientado. A disponibilidade de Jason-1 com sua orientação de pista mais EW continuará a melhorar a precisão do campo gravitacional, especialmente
o componente leste. As etapas na precisão da gravidade nas latitudes de 66˚, 72˚ e 81,5˚ refletem as mudanças bruscas na densidade da pista associada ao
latitudes máximas dos satélites Jason-1, Geosat e ERS-1 / Envisat, respectivamente.
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Agradecimentos: Agradecemos a Alan Herring da EDCON-PRJ,
Inc. para acesso aos dados de gravidade do Golfo do México. O CryoSat-2
e os dados do Envisat foram fornecidos pela Agência Espacial Europeia,
e NASA / CNES forneceu dados do altímetro Jason-1. este
a pesquisa foi apoiada pela ConocoPhillips, a National Science
Foundation (OCE-1128801) e o Office of Naval Research
(N00014-12-1-0111). O conteúdo do manuscrito é apenas o
opiniões dos autores e não constituem uma declaração de política,
decisão ou posição em nome da NOAA ou do governo dos EUA.
Autor para correspondência: dsandwell@ucsd.edu
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Texto original

curacy, especially over ice-covered ocean regions.