Υπολογισμός του θαλάσσιου γεωειδούς στον Ελλαδικό χώρο με τη χρήση δεδομένων δορυφορικής αλτιμετρίας και μοντέλων επιχειρησιακής ωκεανογραφίας

Abstract

Κύριο αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μεθοδολογίας για την βελτιστοποίηση του υπολογισμού του θαλάσσιου γεωειδούς στον Ελλαδικό χώρο με τη χρήση παρατηρήσεων δορυφορικής αλτιμετρίας και δεδομένων από ωκεανογραφικά μοντέλα. Ως περιοχή εφαρμογής της μεθοδολογίας επιλέχθηκε ο θαλάσσιος χώρος Βόρεια του 33ου και Νότια του 42ου παραλλήλου μεταξύ του 19ου και 30ου μεσημβρινού. Η συγκεκριμένη περιοχή, που ουσιαστικά αντιστοιχεί στον Ελλαδικό θαλάσσιο χώρο, παρουσιάζει ενδιαφέρον όχι μόνο για την τοπική επιστημονική κοινότητα, αλλά και για την παγκόσμια καθώς είναι από τις πλέον απαιτητικές θαλάσσιες περιοχές για την εφαρμογή των τεχνικών της δορυφορικής αλτιμετρίας και των μοντέλων ωκεάνιας κυκλοφορίας.

Η εκτίμηση του θαλάσσιου γεωειδούς για την περιοχή της μελέτης γίνεται έμμεσα με τον υπολογισμό της επιφάνειας της ΜΣΘ από παρατηρήσεις δορυφορικής αλτιμετρίας, με βάση την τεχνική της «επαναληπτικής προσαρμογής των τόξων», και στη συνέχεια, αφαιρώντας από αυτή ένα μοντέλο ΜΔΩΤ όπως υπολογίζεται σύμφωνα με την ωκεανογραφική προσέγγιση. Με αυτό τον τρόπο παρουσιάζονται το μοντέλο της ΜΣΘ National Technical University of Athens MSS version 1 (NTUAMSSv1), και το μοντέλο του θαλάσσιου γεωειδούς National Technical University of Athens Marine Geoid version 1 (NTUAMGv1). Η "έμμεση ωκεανογραφική" προσέγγιση που ακολουθείται για τον υπολογισμό του θαλάσσιου γεωειδούς είναι μια εναλλακτική λύση στην κλασική "άμεση γεωδαιτική" προσέγγιση που βασίζεται αποκλειστικά σε παρατηρήσεις βαρύτητας. Αξίζει να σημειωθεί ότι η ωκεανογραφική προσέγγιση του θαλάσσιου γεωειδούς δεν έχει μελετηθεί και εφαρμοστεί μέχρι στιγμής στην περιοχή της μελέτης. Η ωκεανογραφική προσέγγιση του θαλάσσιου γεωειδούς είναι εξαιρετικά ελκυστική για διάφορους λόγους που αναλύονται όπως i) η ανεξαρτησία της από τη διαθεσιμότητα παρατηρήσεων θαλάσσιας βαρύτητας, και ii) η δυνατότητα υπολογισμού επικαιροποιημένων εκδόσεων των μοντέλων λαμβάνοντας υπόψη τα νέα δεδομένα τα οποία διατίθενται ελεύθερα και συνεχώς. Με βάση το μοντέλο NTUAMGv1, υπολογίζεται το πεδίο τιμών των ανωμαλιών της βαρύτητας ελευθέρου αέρα για την περιοχή της μελέτης National Technical University of Athens Free Air gravity Anomalies version 1 (NTUAFAAv1).

Τα νέα τοπικά μοντέλα NTUAMSSv1, NTUAMGv1 και NTUAFAAv1 αξιολογούνται εκτενώς σε συγκρίσεις με τα αντίστοιχα παγκόσμια μοντέλα και με άλλα διαθέσιμα δεδομένα, όπως γεωμετρικά υψόμετρα από GPS σε σημεία γνωστών ορθομετρικών υψομέτρων, παρατηρήσεις ναυτικής αλτιμετρίας με GPS, από αέρος αλτιμετρία, και με δεδομένα αποστολών θαλάσσιας και από αέρος βαρύτητας. Με βάση τις συγκρίσεις, συμπεραίνεται ότι η τεχνική της επαναληπτικής προσαρμογής των τόξων έχει ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της μοντελοποίησης της ΜΣΘ και θαλάσσιου γεωειδούς στην περιοχή της μελέτης. Όσον αφορά τη συμβολή της νέας τεχνικής στη μοντελοποίηση της θαλάσσιας βαρύτητας, αυτή φαίνεται ότι προσφέρει μια μικρή βελτίωση ειδικά κοντά στις ακτές. Τέλος, σημειώνεται ότι η 'έμμεση ωκεανογραφική' έχει ορισμένα πλεονεκτήματα όπως η ομοιομορφία στη χωρική κατανομή των δεδομένων, στην περιοδικότητα, στη συνεχή και στην ελεύθερη διάθεσή τους.