COTAGA

COTAGA (Combined Ocean Tide Analysis by GRACE and Altimetry Data) ist ein gemeinsames Projekt des Deutschen Geodätischen Forschungsinstituts (DGFI) in München, des Instituts für Theoretische Geodäsie und Satellitengeodäsie (ITSG) der Technischen Universität Graz und des GFZ im Rahmen des DFG Schwerpunktprogramms SPP1257 "Massentransporte und Massenverteilungen im System Erde".

Präzise Ozeangezeitenmodelle sind äußerst wichtig, um (a) den Effekt der Ozeangezeiten von den Beobachtungen von Satellitenmissionen wie CHAMP, GRACE oder GOCE zu reduzieren, damit die daraus abgeleiteten Schwerefeldmodelle ausschließlich das gewünschte Erdschwerefeldsignal enthalten, und (b) die aus Satellitenaltimetrie bestimmte Meerestopographie ebenfalls von den Ozeangezeiten zu befreien, da dies sowohl Vergleiche verschiedener Meerestopographien untereinander erleichtert als auch deren Assimilation in numerische Modelle. Da Schwächen in den aktuell verfügbaren Ozeangezeitenmodellen, vor allem in küstennahen Schelfgebieten sowie in den Polarmeeren, bekannt sind, verfolgt das Projekt COTAGA die folgenden Strategien:

Empirische Verbesserungen des häufig benutzten Ozeangezeitenmodells FES2004 sollen erreicht werden durch (a) Schätzen von Residuen für einige Haupttiden aus GRACE Daten allein mit einer räumlichen Auflösung von ca. 1000 km (langwelliger Anteil) sowie (b) Anwendung der sogenannten Response-Methode und der harmonischen Analyse auf Multi-Missions-Altimeterdaten, um speziell in Flachwassergebieten sowie für nicht-lineare Effekte wie die M4 Tide Korrekturen zu erhalten (kurzwelliger Anteil). Die Ergebnisse aus der Altimetrie werden dabei zunächst für die Berechnung eines verbesserten FES2004 Modells verwendet, dem sog. EOT??a Modell (Empirical Ocean Tide Model, wobei ?? für das jeweilige Jahr der Entstehung steht, z.B. „08“, „10“ oder „11“), welches wiederum in Folge benutzt werden kann, um in der Schwerefeldbestimmung sowie bei der Korrektur  von Altimeterdaten bessere Ergebnisse zu erhalten. Die optimale kombinierte Lösung aus Altimetrie und GRACE wird schließlich zu einem Modell namens EOT??ag führen. Zur Validation aller Modelle werden verschiedene Verfahren benutzt.

Aktuell sind im Projekt die folgenden Ziele erreicht worden:

  • Eine Reihe neuer globaler empirischer Ozeangezeitenmodelle (EOT08a, EOT10a, EOT11a) wurde mittels (harmonisierter, verbesserter und kreuzkalibrierter) Analyse von Multi-Missions-Altimeterdaten erzeugt. Die Auswertung der Ergebnisse ergibt Korrekturen von bis zu 15 cm für Amplituden in Flachwassergebieten, großskalige Korrekturen für M2 und K2 in der Größenordnung von 1-2 cm sowie eine klar erkennbare Dekorrelation kritischer Tiden (Mittel & S2, K2 & Ssa). EOT11a wird für die GRACE RL05 Reprozessierung verwendet und wird die Basis für ein kombiniertes EOT??ag Modell aus Altimetrie & GRACE bilden, welches zum Ende des Projekts verfügbar sein soll.

  • Residuale Ozeangezeiten bzgl. des EOT11a Modells sind aus 10 Jahren (2003-2012) monatlicher GRACE RL05 Normalgleichungen geschätzt worden. Ergebnisse für die M2, K2, K1 und O1 Tiden sind in der Abbildung unten dargestellt. Daraus wird deutlich, dass GRACE in der Lage ist, zusätzliche Informationen in hohen Breiten zu liefern (> 66°  N/S), in denen einige wesentliche Altimetriesatelliten (TOPEX, JASON-1/2) aufgrund ihrer Inklination nichts beitragen können. Es werden jedoch auch in vielen Regionen mittlerer Breite, vor allem entlang von Küsten, einige großskalige Signale aus GRACE Daten dazu geschätzt. Die maximalen residualen Amplituden haben, je nachdem welche einzelne Tide betrachtet wird, eine Größenordnung von 1-3 cm, was sich bereits im Bereich der aktuellen Genauigkeit von zeitvariablen GRACE Schwerefeldlösungen befindet.