GRACE-FO Science Data System (SDS)

Die Hauptaufgabe des SDS ist das Prozessieren der wissenschaftlichen GRACE-FO Daten. Dazu gehört die Generierung von GRACE-FO Level-0 bis Level-3 Produkten ebenso wie deren Verteilung und Archivierung. Genau wie die gesamte Mission ist auch das GRACE-FO SDS eine gemeinsame US-amerikanisch/deutsche Kooperation bestehend aus dem Jet Propulsion Laboratory (JPL), dem Center for Space Research der Universität von Texas (UTCSR) und dem Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ). Dadurch sind interne Validation und Vergleiche der wissenschaftlichen Produkte gesichert und zusätzlich sind Backup-Ressourcen bezogen auf die Datenprozessierung sowie die Archivierung gegeben.

Eine detaillierte Beschreibung des GRACE-FO SDS inklusive der Rollen und Verantwortlichkeiten der SDS Institutionen, dem Datenfluss sowie den zu veröffentlichenden Produkten und Dokumenten wird in einem sogenannten Science Data System Development Plan verfasst werden. Im Folgenden sind die wesentlichen Aspekte des SDS kurz erläutert.

Level-1 Prozessierung

Ausgehend von den Level-0 Daten, d.h. den rohen Telemetriedaten, die von den beiden GRACE-FO Satelliten empfangen werden, umfasst die Level-1 Prozessierung zwei Schritte. Im ersten Schritt werden die binär kodierten Level-0 Messungen in übliche physikalische Einheiten konvertiert. Die daraus resultierenden Level-1A Daten werden anschließend mit korrekten Zeitmarken versehen und ihre Samplingrate wird reduziert um die Level-1B Produkte zu erhalten. Zu den wichtigsten Level-1B Daten gehören die Messungen des K/Ka-Band Mikrowelleninstruments und des Laser Ranging Interferometers sowie GPS-, Akzelerometer- und Sternkamerabeobachtungen. Die GRACE-FO Level-1 Prozessierung wird von JPL durchgeführt werden, wobei das GFZ als Backup-Einheit dienen wird.

Zur Level-1 Prozessierung gehört auch die Generierung von sog. De-aliasing Produkten für Kurzzeitmassenvariationen in Atmosphäre und Ozean (AOD1B), welche durch das GFZ erfolgen wird.

Level-2 Prozessierung

Aus den Level-1B Daten werden Kugelfunktionskoeffizienten geschätzt, die das Gravitationspotential der Erde beschreiben. Zur Berechnung dieser Koeffizienten wird typischerweise ein Monat an Level-1B Daten verwendet, so dass die entstehenden Level-2 Produkte ein Zeitreihe bestehend aus monatlichen globalen Schwerefeldmodellen bilden. Die standardmäßigen Level-2 Produkte müssen 60 Tage nach dem Erhalt der Level-0 Daten an die Nutzer verteilt werden; daneben wird jedoch auch die operationelle Bereitstellung von schnell verfügbaren NRT (“Near Real Time”) Produkten untersucht werden. GRACE-FO Level-2 Produkte werden von allen drei SDS Partnern generiert werden.

Als zusätzliche Level-2 Produkte werden monatliche Mittel der AOD1B De-aliasing Produkte (sog. GAx-Produkte) hergestellt und an die Nutzer verteilt, um gegebenenfalls ein Wiederanbringen der entsprechenden atmosphärischen und/oder ozeanischen Massensignale zu ermöglichen.

Level-3 Prozessierung

In Ergänzung zu den Level-2 Produkten werden nutzerfreundlichere Level-3 Produkte erzeugt, in dem die Kugelfunktionskoeffzienten bereits in gegitterte Funktionale des Erdpotentials (wie z.B. äquivalente Wassersäule) umgewandelt werden. Zu den Level-3 Produkten gehören aber auch ergänzende Daten wie Geozentrumszeitreihen oder SLR-basierte Zeitreihen des (die Erdabplattung beschreibenden) C20-Koeffizienten, welche für eine korrekte geophysikalische Interpretation der Level-2 Produkte benötigt werden. Eine begrenzte Anzahl offizieller GRACE-FO Level-3 Produkte wird durch JPL erzeugt werden; um die Auswahl an angebotenen Produkten zu erweitern und dadurch eine möglichst große Anzahl Nutzer anzusprechen, plant das GFZ zusätzlich eigene Level-3 Produkte anzubieten.

Archivierung

Sämtliche GRACE-FO SDS Produkte von Level-0 bis Level-3 einschließlich der entsprechenden Dokumente werden sowohl in dem von JPL/NASA betriebenen Physical Oceanography Distributed Active Data Center (PODAAC) als auch im Information System and Data Center (ISDC) des GFZ archiviert werden. Da sichergestellt sein soll, dass die beiden Archive sich gegenseitig spiegeln, ist eine regelmäßige Harmonisierung erforderlich.

Kontakt

Herr Dipl.-Ing. Christoph Dahle
Globales Geomonitoring und Schwerefeld

Münchner Str. 20
Haus c/o DLR Oberpfaffenhofen, Raum 104
82234 Weßling
Tel. +49 8153 90832-16