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GOCE: assessment of GPS-only gravity field determination / Adrian Jäggi in Journal of geodesy, vol 89 n° 1 (January 2015)
[article]
Titre : GOCE: assessment of GPS-only gravity field determination Type de document : Article/Communication Auteurs : Adrian Jäggi, Auteur ; Heike Bock, Auteur ; U. Meyer, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2015 Article en page(s) : pp 33 - 48 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] champ de pesanteur terrestre
[Termes IGN] champ géomagnétique
[Termes IGN] données GOCE
[Termes IGN] données GPS
[Termes IGN] erreur systématique
[Termes IGN] ionosphère
[Termes IGN] orbite précise
[Termes IGN] positionnement cinématiqueRésumé : (auteur) The GOCE satellite was orbiting the Earth in a Sun-synchronous orbit at a very low altitude for more than 4 years. This low orbit and the availability of high-quality data make it worthwhile to assess the contribution of GOCE GPS data to the recovery of both the static and time-variable gravity fields. We use the kinematic positions of the official GOCE precise science orbit (PSO) product to perform gravity field determination using the Celestial Mechanics Approach. The generated gravity field solutions reveal severe systematic errors centered along the geomagnetic equator. Their size is significantly coupled with the ionospheric density and thus generally increasing over the mission period. The systematic errors may be traced back to the kinematic positions of the PSO product and eventually to the ionosphere-free GPS carrier phase observations used for orbit determination. As they cannot be explained by the current higher order ionospheric correction model recommended by the IERS Conventions 2010, an empirical approach is presented by discarding GPS data affected by large ionospheric changes. Such a measure yields a strong reduction of the systematic errors along the geomagnetic equator in the gravity field recovery, and only marginally reduces the set of useable kinematic positions by at maximum 6 % for severe ionosphere conditions. Eventually it is shown that GOCE gravity field solutions based on kinematic positions have a limited sensitivity to the largest annual signal related to land hydrology. Numéro de notice : A2015-328 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-014-0759-z Date de publication en ligne : 10/09/2014 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-014-0759-z Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=76653
in Journal of geodesy > vol 89 n° 1 (January 2015) . - pp 33 - 48[article]Gravité de la Terre : des mesures aux modèles, une image de la dynamique interne / Isabelle Panet (2015)
Titre : Gravité de la Terre : des mesures aux modèles, une image de la dynamique interne Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Isabelle Panet , Auteur Editeur : Paris : Université de Paris 7 Denis Diderot Année de publication : 2015 Autre Editeur : Paris : Institut de Physique du Globe de Paris IPGP Importance : 109 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Habilitation à Diriger des Recherches, Spécialité : Sciences de la Terre, de l’Environnement et des Planètes Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] champ de pesanteur terrestre
[Termes IGN] données GOCE
[Termes IGN] données GRACE
[Termes IGN] géodésie physique
[Termes IGN] géoïde gravimétrique
[Termes IGN] géoïde terrestre
[Termes IGN] gradient de gravitation
[Termes IGN] gravimétrie
[Termes IGN] manteau terrestre
[Termes IGN] modèle de géopotentiel
[Termes IGN] ondelette
[Termes IGN] potentiel de pesanteur terrestre
[Termes IGN] viscositéIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) [introduction] De toutes les planètes du système solaire, la Terre est la seule qui soit animée d’une tectonique des plaques, la seule aussi où l’eau circule entre différentes couches internes et externes. Cette dynamique unique, couplant sous une enveloppe fluide mouvements des plaques, convection et différentiation du manteau et du noyau, dissipe la chaleur emmagasinée lors de l’accrétion initiale. Grâce au développement des systèmes d’observations, des méthodes numériques et des expériences en laboratoire, la connaissance du fonctionnement de notre planète a considérablement progressé au cours des dernières décennies, révélant une dynamique toujours plus riche et complexe. De toutes les planètes du système solaire, la Terre est la seule qui soit animée d’une tectonique des plaques, la seule aussi où l’eau circule entre différentes couches internes et externes. Cette dynamique unique, couplant sous une enveloppe fluide mouvements des plaques, convection et différentiation du manteau et du noyau, dissipe la chaleur emmagasinée lors de l’accrétion initiale. Grâce au développement des systèmes d’observations, des méthodes numériques et des expériences en laboratoire, la connaissance du fonctionnement de notre planète a considérablement progressé au cours des dernières décennies, révélant une dynamique toujours plus riche et complexe. […] Mes contributions s’articulent ainsi de la manière suivante :
• Déterminer la forme gravitationnelle de la Terre. Plutôt que de confronter directement des observations gravimétriques locales à un modèle géodynamique, je cherche d’abord à déterminer au mieux la forme du champ, exprimée par des développements fonctionnels. […]
• Identifier la signature de la dynamique interne. En partant du principe qu’à chaque processus peuvent être associées des échelles caractéristiques de temps et d’espace, et dans certains cas, une directionnalité dans la (re)-distribution des masses associée, j’aborde ensuite la séparation des sources de variabilité dans les modèles de champ, une étape souvent limitante dans l’exploitation des données gravimétriques. […]
• Interpréter les variations du champ en termes de dynamique interne. La confrontation avec les autres observables géophysiques (issues du magnétisme, de la sismologie) et géodésiques (topographie, déplacements du sol) est essentielle non seulement pour mettre en relief un signal commun (et constituer une validation croisée des données), mais aussi pour comprendre le mécanisme physique sous-jacent et construire des modèles géodynamiques. […]
• Spécifier les mesures de demain. Enfin, je participe à des travaux de spécifications scientifiques de futurs systèmes de mesure. […]
Dans le premier chapitre, je présente les travaux méthodologiques de modélisation et d’analyse des variations du champ de pesanteur. Le second chapitre présente deux types d’applications de l’analyse de ces variations, dédiées à l’étude du cycle sismique en zones de subduction et de la structure du manteau. Le troisième chapitre présente mes contributions à la réflexion sur les systèmes de mesures gravimétriques de demain. Chaque chapitre place les travaux que j’ai menés, ou auxquels j’ai contribué, dans la perspective de mon projet sur le thème du chapitre ; en s’appuyant sur mon expérience et sur les résultats obtenus, l’ensemble du mémoire développe ainsi un projet de recherche en gravimétrie et géodésie pour l’étude de la dynamique interne.Note de contenu : A - Synthèse des travaux et projet de recherche
1 Modèles multi-échelles du géopotentiel
1.1 Des mesures aux modèles
1.1.1 Gravité ou pesanteur ?
1.1.2 Mesures du champ
1.1.3 Enjeux en modélisation
1.2 Modèles en ondelettes du géopotentiel
1.2.1 Paramétrisation liée aux sources et/ou aux données
1.2.2 Développements multipolaires du potentiel
1.2.3 Modèles en ondelettes du géopotentiel
1.2.4 Mise en oeuvre en gravimétrie spatiale
1.3 Structure multi-échelles du géopotentiel
1.3.1 Analyse du géopotentiel
1.3.2 Prise en compte de la directionnalité
1.4 Perspectives
2 Dynamique interne de la Terre : apports de GRACE et GOCE
2.1 Imager la Terre en 4D via ses masses
2.2 Cycle sismique et viscosité du manteau
2.2.1 Enjeux et intérêts de missions de type GRACE
2.2.2 Exemple d’étude des grands séismes avec GRACE
2.2.3 Perspectives
2.3 Signature gravimétrique de la convection mantellique
2.3.1 Le géoide : une observation de la convection mantellique
2.3.2 Manifestations de la convection dans l’Océan Pacifique
2.3.3 Gradients de gravité et structure mantellique globale
2.3.4 Perspectives : une analyse dynamique via la masse
3 Quelles mesures demain ?
3.1 Enjeux de futures mesures satelllitaires
3.1.1 Echantillonnage spatio-temporel et aliasing
3.1.2 Séparer les sources : ~g(t) ?
3.2 GRACE (Follow-On) et la dynamique du noyau
3.3 Proposition de mission : e.motion
3.3.1 Une mission d’observation du système Terre
3.3.2 Principe
3.4 Technologies spatiales et au delà
3.4.1 Accélérométrie électrostatique : de GOCE à GREMLIT
3.4.2 Atomes froids : entre gravitation et géosciences
3.5 Conclusion
B - Annexes
Parcours scientifique
Liste des publications
Références bibliographiquesNuméro de notice : 14999 Affiliation des auteurs : LASTIG LAREG (2012-mi2018) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : HDR Note de thèse : Habilitation à Diriger des Recherches : Sciences de la Terre, de l’Environnement et des Planètes : Paris 7 : 2015 nature-HAL : HDR DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=78806 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 14999-01 THESE Livre Centre de documentation Thèses Disponible
Titre : Observing mass transport to understand global change and to benefit society : Science and user needs - An international multi-disciplinary initiative for IUGG Type de document : Rapport Auteurs : Roland Pail, Éditeur scientifique ; Isabelle Panet , Auteur Editeur : Francfort sur le Main : Institut für Angewandte Geodäsie Année de publication : 2015 Collection : DGK - B, ISSN 0065-5317 num. 320 Importance : 124 p. Format : 21 x 30 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-7696-8599-2 Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] atmosphère terrestre
[Termes IGN] champ de pesanteur terrestre
[Termes IGN] changement climatique
[Termes IGN] cryosphère
[Termes IGN] données GOCE
[Termes IGN] données GRACE
[Termes IGN] gravimétrie spatiale
[Termes IGN] hydrosphère
[Termes IGN] série temporelleRésumé : (auteur) There is a strong science and user need for the sustained observation of the Earth's gravity field by means of dedicated satellite gravity missions. They provide a unique tool for observing changes and dynamic processes in the Earth system related to mass transport that is complementary to all other types of available and planned Earth observation missions. During the last decade, with satellite gravity missions of the first generation such as GRACE and GOCE, spectacular science results and new insights into the Earth's sub-systems hydrosphere, cryosphere, oceans, atmosphere and solid Earth, and their interaction, could be achieved. However, these results suffer from several shortfalls, such as limited temporal and spatial resolution and a limited length of the observation time series. The quantification of dynamic processes in the components of the Earth system and of their coupling provides an improved understanding of the global-state behavior of the Earth as well as direct and essential indicators of both subtle and dramatic global change. Therefore, a sustained observation of mass transport at fine scales for long periods is needed and mandatory for separating natural from human-made climate change effects. For the sustained observation of the global water cycle, satellite gravimetry is unique because it observes the completely integrated water column. It also enables the detection of sub-surface storage variations of groundwater or sub-glacial water mass exchanges that are generally difficult to access and that have specifically been hidden from remote sensing observations. Therefore, with satellite gravimetry all relevant processes of the global water cycle and mass changes of ice sheets and glaciers can be quantified, allowing to directly estimate their contribution to sea level rise. Because of its unique sensitivity to the solid Earth interior mass displacement, satellite gravity can also provide important information for monitoring the entire seismic cycle and understanding how stress accumulates and is released.
In spite of the great contributions by the first generation of satellite gravity missions, our current knowledge of mass transport and mass variations within the Earth system still has severe gaps. Due to a currently achievable resolution of 200-500 km (depending on signal strength, time scale and geographic location) on a monthly basis, worldwide only about 10% of the hydrological basins can be captured, and not even the largest individual outlet glacier drainage basins of ice sheets can be resolved. This limited spatial resolution also hampers the separation of different superimposed processes, thus leading to leakage problems and the misinterpretation of signals. […]Note de contenu : bibliographie Numéro de notice : 17566 Affiliation des auteurs : LASTIG LAREG+Ext (2012-mi2018) Autre URL associée : https://arts.units.it/retrieve/handle/11368/2849210/55596/DGK_Heft320_15.pdf Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Rapport de recherche nature-HAL : RappRech DOI : sans En ligne : https://dgk.badw.de/fileadmin/user_upload/Files/DGK/docs/b-320.pdf Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=91894 Documents numériques
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Observing mass transport to understand global change ... - pdf éditeurAdobe Acrobat PDF Assessment of observing time-variable gravity from GOCE GPS and accelerometer observations / Pieter N.A.M. Visser in Journal of geodesy, vol 88 n° 11 (November 2014)
[article]
Titre : Assessment of observing time-variable gravity from GOCE GPS and accelerometer observations Type de document : Article/Communication Auteurs : Pieter N.A.M. Visser, Auteur ; W. Van der Wal, Auteur ; E.J. Schrama, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2014 Article en page(s) : pp 1029 - 1046 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] données GOCE
[Termes IGN] données GPS
[Termes IGN] effet atmosphérique
[Termes IGN] gravimétrie spatiale
[Termes IGN] orbite
[Termes IGN] variableRésumé : (Auteur) An assessment has been made of the possibility to estimate time-variable gravity from GPS-derived orbit perturbations and common-mode accelerometer observations of ESA’s GOCE Earth Explorer. A number of 20-day time series of Earth’s global long-wavelength gravity field have been derived for the period November 2009 to November 2012 using different parameter setups and estimation techniques. These techniques include a conventional approach where for each period, one set of gravity coefficients is estimated, either excluding or including empirical accelerations, and the so-called Wiese approach where higher frequency coefficients are estimated for the very long wavelengths. A principal component analysis of especially the time series of gravity field coefficients obtained by the Wiese approach and the conventional approach with empirical accelerations reveals an annual signal. When fitting this annual signal directly through the time series, the sine component (maximum in spring) displays features that are similar to well-known continental hydrological mass changes for the low latitude areas, such as mass variations in the Amazon basin, Africa and Australia for spatial scales down to 1,500 km. The cosine component (maximum in winter), however, displays large signals that can not be attributed to actual mass variations in the Earth system. The estimated gravity field changes from GOCE orbit perturbations are likely affected by missing GPS observations in case of high ionospheric perturbations during periods of increased solar activity, which is minimal in Summer and maximal towards the end of autumn. Numéro de notice : A2014-563 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-014-0741-9 Date de publication en ligne : 27/06/2014 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-014-0741-9 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=74749
in Journal of geodesy > vol 88 n° 11 (November 2014) . - pp 1029 - 1046[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 266-2014111 SL Revue Centre de documentation Revues en salle Disponible Evaluation of the third- and fourth-generation GOCE Earth gravity field models with Australian terrestrial gravity data in spherical harmonics / Moritz Rexer in Journal of geodesy, vol 88 n° 4 (April 2014)
[article]
Titre : Evaluation of the third- and fourth-generation GOCE Earth gravity field models with Australian terrestrial gravity data in spherical harmonics Type de document : Article/Communication Auteurs : Moritz Rexer, Auteur ; Christian Hirt, Auteur ; Roland Pail, Auteur ; Sten Claessens, Auteur Année de publication : 2014 Article en page(s) : pp 319 - 333 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] Australie
[Termes IGN] données géophysiques
[Termes IGN] données GOCE
[Termes IGN] évaluation des données
[Termes IGN] harmonique sphérique
[Termes IGN] levé gravimétriqueRésumé : (Auteur) In March 2013, the fourth generation of European Space Agency’s (ESA) global gravity field models, DIR4 (Bruinsma et al. in Proceedings of the ESA living planet symposium, 28 June–2 July, Bergen, ESA, Publication SP-686, 2010b) and TIM4 (Migliaccio et al. in Proceedings of the ESA living planet symposium, 28 June–2 July, Bergen, ESA, Publication SP-686, 2010), generated from the Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer (GOCE) gravity observation satellite was released. We evaluate the models using an independent ground truth data set of gravity anomalies over Australia. Combined with Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) satellite gravity, a new gravity model is obtained that is used to perform comparisons with GOCE models in spherical harmonics. Over Australia, the new gravity model proves to have significantly higher accuracy in the degrees below 120 as compared to EGM2008 and seems to be at least comparable to the accuracy of this model between degree 150 and degree 260. Comparisons in terms of residual quasi-geoid heights, gravity disturbances, and radial gravity gradients evaluated on the ellipsoid and at approximate GOCE mean satellite altitude ( h=250 km) show both fourth generation models to improve significantly w.r.t. their predecessors. Relatively, we find a root-mean-square improvement of 39 % for the DIR4 and 23 % for TIM4 over the respective third release models at a spatial scale of 100 km (degree 200). In terms of absolute errors, TIM4 is found to perform slightly better in the bands from degree 120 up to degree 160 and DIR4 is found to perform slightly better than TIM4 from degree 170 up to degree 250. Our analyses cannot confirm the DIR4 formal error of 1 cm geoid height (0.35 mGal in terms of gravity) at degree 200. The formal errors of TIM4, with 3.2 cm geoid height (0.9 mGal in terms of gravity) at degree 200, seem to be realistic. Due to combination with GRACE and SLR data, the DIR models, at satellite altitude, clearly show lower RMS values compared to TIM models in the long wavelength part of the spectrum (below degree and order 120). Our study shows different spectral sensitivity of different functionals at ground level and at GOCE satellite altitude and establishes the link among these findings and the Meissl scheme (Rummel and van Gelderen in Manusrcipta Geodaetica 20:379–385, 1995). Numéro de notice : A2014-158 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-013-0680-x Date de publication en ligne : 14/12/2013 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-013-0680-x Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=33063
in Journal of geodesy > vol 88 n° 4 (April 2014) . - pp 319 - 333[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 266-2014041 SL Revue Centre de documentation Revues en salle Disponible GOCE: Probing Earth's interior / Isabelle Panet in Horizon 2020 Projects : Portal, n° 2 (March 2014)PermalinkMapping the mass distribution of Earth's mantle using satellite-derived gravity gradients / Isabelle Panet in Nature geoscience, vol 7 n° 2 (February 2014)PermalinkEurope's Goce gravity satellite probes Earth's mantle [interview of Isabelle Panet] / Jonathan Amos in BBC News - Science & Environment, sans n° (2014)PermalinkGlobal Earth structure recovery from state-of-the-art models of the Earth’s gravity field and additional geophysical Information / K. Hamayun (2014)PermalinkThe static gravity field model DGM-1S from GRACE and GOCE data: computation, validation and an analysis of GOCE mission’s added value / Hassan Hashemi Farahani in Journal of geodesy, vol 87 n° 9 (September 2013)PermalinkFilter design for GOCE gravity gradients / Zs. Polgár Polgár in Geocarto international, vol 28 n° 1-2 (February - May 2013)PermalinkVGI, Österreichische Zeitschrift für Vermessung & GeoInformation (Bulletin de VGI, Österreichische Zeitschrift für Vermessung & GeoInformation) / Österreichische Gesellschaft für Vermessung und Geoinformation (Autriche)PermalinkGlobal height system unification with GOCE: a simulation study on the indirect bias term in the GBVP approach / C. Gerlach in Journal of geodesy, vol 87 n° 1 (January 2013)PermalinkThe height datum problem and the role of satellite gravity models / A. Gatti in Journal of geodesy, vol 87 n° 1 (January 2013)PermalinkMonitoring GOCE gradiometer calibration parameters using accelerometer and star sensor data: methodology and first results / C. Siemes in Journal of geodesy, vol 86 n° 8 (August 2012)Permalink