Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

QUEST - Hochpräzises Schwerefeldmodell für Deutschland

03.05.2011
Wissenschaftler in Hannover kombinieren Satellitendaten mit Messungen auf der Erde

Die europäische Weltraumorganisation ESA hat Ende März ein neues Schwerefeldmodell der Erde veröffentlicht. Es basiert auf den Daten des Satelliten GOCE und zeigt ein beeindruckendes Bild der räumlichen Schwerevariationen der Erde mit einer bisher nicht erreichten Präzision. Die Oberfläche der Erde wird durch Schwerkraft geformt. Weil diese nicht überall gleich ist, machen sich Gebiete mit geringerer Anziehungskraft als „Dellen“, diejenigen mit stärkerer Anziehungskraft als „Beulen“ bemerkbar. Wenn man die Erde als Schwerefeld darstellt, ist sie also nicht kugelförmig, sondern erinnert eher an eine Kartoffel.


Schwerefeldmission GOCE der ESA.
Abbildung: European Space Agency ESA

Das Schwerefeldmodell soll unter anderem helfen, das Verständnis für komplexe Vorgänge auf der Erde wie beispielsweise der globalen Ozeanzirkulation und der damit verbundenen Klimavorgänge auf der Erde deutlich zu verbessern. Im Exzellenzcluster QUEST (Centre for Quantum Engineering and Space-Time Research) an der Leibniz Universität Hannover gehen die Wissenschaftler jetzt noch einen Schritt weiter. Am Institut für Erdmessung kombinieren sie die Schwerefeldmodelle aus den Satellitendaten mit eigenen Modellen, die durch Messungen an der Erdoberfläche gewonnen wurden. Die daraus resultierenden regionalen Schwerefeldmodelle weisen für Deutschland eine hohe räumliche Auflösung und eine Präzision im Zentimeterbereich auf.

Das Schwerefeld der Erde wird oft in Form eines Modells von Schwereanomalien oder sogenannten (Quasi-)Geoidhöhen dargestellt. Diese regionalen Abweichungen im Schwerefeld ergeben sich durch Unregelmäßigkeiten in der Erdkruste, da die Massen zum Beispiel in Gebirgen oder den Kontinentalplatten nicht gleichmäßig verteilt sind und somit die Erdanziehungskraft auf der Erdoberfläche beeinflussen. Die europäische Weltraumorganisation ESA hat im März 2009 den Satelliten GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) mit dem Ziel gestartet, das statische Schwerefeld der Erde mit Hilfe von innovativer Messtechnik, einem Ensemble an Beschleunigungsmessern - dem so genannten Schwerefeld-Gradiometer zu bestimmen. GOCE wurde speziell für eine bislang unerreichte Genauigkeit bei maximaler räumlich-spektraler Auflösung des Erdschwerefeldes konzipiert.

Die Datenerfassung aus dem All hat allerdings eine Grenze, die derzeit auf der Erdoberfläche bei einer räumlichen Auflösung von etwa 100 Kilometern liegt. Für eine bessere Auflösung werden daher noch andere Messwerte benötigt. „Hier helfen uns Messungen mit Sensoren an der Erdoberfläche, die sehr genau auch kleinräumige Schwerefeldstrukturen aufzeigen können“, erklärt Prof. Dr. Jürgen Müller, Leiter des Instituts für Erdmessung der Leibniz Universität Hannover. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Hannover überprüfen dafür die globalen Schwerefeldmodelle aus den Satellitendaten mit hochgenauen, terrestrischen Schwerefelddaten aus Deutschland. Das derzeit am Institut für Erdmessung entwickelte (Quasi-)Geoidmodell für Deutschland, das durch die Kombination der Daten besser sein wird als jedes andere zuvor, wird in Zukunft als neues Höhenreferenzsystem für die Normalhöhe Null dienen. Die Informationen werden für vielfältige Anwendungen in der Geodäsie, wie zum Beispiel bei der Landesvermessung, der Navigation oder bei Deformationsmessungen benötigt. „Aber auch im Bauwesen, zum Beispiel bei größeren Überland-Bauvorhaben wie Stromtrassen, Pipelines oder Wasserleitungen wird das neue Modell sehr hilfreich sein“, so Müller weiter.

Die gewonnenen Erkenntnisse sollen auch genutzt werden, um die Beobachtungskonzepte mit Hilfe von Satelliten weiter zu verbessern. Innerhalb des Exzellenzclusters QUEST arbeiten die Forscherinnen und Forscher bereits an neuen Technologien für zukünftige Schwerefeldmissionen. Es werden neuartige Messsysteme, wie Laserinterferometer oder optische und atominterferometrische Beschleunigungssensoren, für die nächste Generation von Satelliten entwickelt, die eine weitere Steigerung in der räumlichen und zeitlichen Auflösung des globalen Schwerefeldes ermöglichen und dann selbst kleine Massenvariationen im Erdsystem, beispielsweise Veränderungen in den sibirischen Permafrostgebieten, erfassen können.

Weitere Informationen:

http://www.ife.uni-hannover.de/forschung/forschung-start.html
http://www.questhannover.de/de/forschung/raum-zeit-forschung/precision-geodesy-on-earth-and-in-space/

Der Exzellenzcluster QUEST (Centre for Quantum Engineering and Space-Time-Research) wird seit November 2007 innerhalb der Exzellenzinitiative von Bund und Ländern gefördert. Die Hauptforschungsbereiche des Clusters sind das Quanten-Engineering und die Raum-Zeit-Forschung. Beteiligt sind sechs Institute der Leibniz Universität Hannover sowie die folgenden externen Partner: Das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) mit dem Gravitationswellendetektor GEO600, das Laser Zentrum Hannover e.V., die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig und das Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) in Bremen.

Jessica Lumme | Leibniz Universität Hannover
Weitere Informationen:
http://www.uni-hannover.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen
26.04.2017 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

nachricht Flechten aus dem Bernsteinwald
25.04.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie