GRACE-FO Level-1 Software: Entwicklung einer eigenständigen Software zur Berechnung von Level-1 Produkten aus GRACE-FO

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GRACE-FO Level-1 Software

GRACE-FO Level-1 Software: Entwicklung einer eigenständigen Software zur Berechnung von Level-1 Produkten aus GRACE-FO

01.01.2026 bis 31.12.2028


GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung, Sektion 1.2: Globales Geomonitoring und Schwerefeld
Claude-Dornier-Str. 1
82234 Weßling

Hightech Agenda Deutschland (HTAD)

Strategische Forschung

Bereits seit 2002 liefern die GRACE bzw. GRACE Follow-On Satellitenmissionen hochgenaue Daten zum Erdschwerefeld. Durch diese Messungen aus dem All lassen sich beispielsweise die Veränderungen der Eismassen in den Polargebieten und großer Inlandgletscher sowie deren Einfluss auf den globalen Meeresspiegelanstieg bestimmen. Darüber hinaus werden Informationen zu langjährigen und saisonalen Veränderungen des kontinentalen Wasserkreislaufs, aber auch zur langwelligen Ozeanzirkulation sowie zum Wärmetransport vom Äquator hin zu den Polen gewonnen. Es werden also Veränderungen, die wesentlich durch den Klimawandel bedingt sind, erfasst. Um die Kontinuität dieser wichtigen Zeitreihen zu gewährleisten, soll die Datenauswertung unterstützt werden.

Es soll insbesondere eine Software entwickelt werden, die die täglichen GRACE-FO Level-1 Produkte der NASA/JPL (vollständig korrigierte Instrumentendaten) reproduziert. Ausgangspunkt sind die am GFZ verfügbaren Level-0 Daten. Zusätzlich muss am Anfang eine Bahnbestimmung durchgeführt werden, damit eine Umrechnung des satellitenseitigen Ultra-Stabilen Oszillators (USO) in die international gültige GPS-Zeitskala realisiert werden kann. Hierzu soll die am GFZ entwickelte Software EPOS (Earth Parameter and Orbit System) verwendet werden, die auch schon bereits für die Berechnung von Level-2 Schwerefeldmodellen verwendet wird. Im Idealfall sind die Level-2 Schwerefeldmodelle, die mit den alternativen GFZ und herkömmlichen JPL Level-1 Datensätzen berechnet werden, im Rahmen der Messgenauigkeit von GRACE-FO identisch.

Um verlässliche Statistiken zu erhalten und besser zu verstehen, wie der anthropogen verursachte Klimawandel und natürliche Klimazyklen zusammenwirken, sind ununterbrochene Datensätze von mindestens drei Jahrzehnten erforderlich. Zusätzlich erwartet die internationale Nutzergemeinschaft, dass die räumliche und zeitliche Auflösung der Massentransportprodukte signifikant erhöht wird. Aus diesem Grund realisieren DLR und NASA aktuell eine GRACE Continuity (GRACE-C) Mission, die im Dezember 2028 starten soll.

Die in diesem Vorhaben realisierte Software wird daher in einem zweiten Schritt für GRACE-C (Daten ab 2029) angepasst, da der Mikrowellenlink zur Skalenberechnung der Laser-Interferometer-Messungen (LRI) nicht mehr vorhanden ist und daher eine neuartige Scale Factor Unit (SFU) im LRI eingebaut wird. Nur mit der Herstellung der richtigen Längenskala für das LRI, können die hochpräzisen Abstandsänderungen der Satelliten korrekt in geophysikalischen Schwerefeldmodelle umgesetzt werden. Außerdem wird GRACE-C einen GNSS (Global Navigation Satellite System) Empfänger für die Positionierung und Zeithaltung fliegen, der dann neben GPS zusätzliche Galileo-Signale zur Verfügung stellen wird.

Weitere Informationen finden sich auf der GRACE-FO Projektwebseite des GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung.