Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris 1 Principe de détermination du champ de gravité à partir des mesures GRACE Equipe de géodésie spatiale du.

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1 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris 1 Principe de détermination du champ de gravité à partir des mesures GRACE Equipe de géodésie spatiale du CNES Toulouse (1), S. Bourgogne (2), P. Gégout (3), G. Ramillien (3), L. Seoane (3) (1)CNES/GRGS, Toulouse (2)Noveltis, Ramonville-Saint-Agne (3)GET/OMP/GRGS, Toulouse

2 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris 2 Mesures inter-satellites GRACE (KBR, KBRR) Mesures accélérométriques GRACE Modèles, dont : - Pression atmosphérique - Réponse océanique Logiciel de calcul dorbite Equation normale journalière Equation normale journalière Equation normale journalière Equation normale journalière Cumul sur 10 jours et résolution Solution champ de gravité sur 10 jours

3 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris 3 GravityEIGEN-GRGS.RL02 Ocean tideFES2004 (degree 80) Atmosphere3-D ECMWF pressure grids Ocean mass modelMOG2D (non-IB) Atmospheric tidesBode-Biancale model based on ECMWF press. grids 3 rd bodySun, Moon, 6 planets (DE403) Solid Earth tidesIERS Conventions 2010 Pole tidesIERS Conventions 2010 Non gravitationalAccelerometer data (+biases and scale factors) SLR stationsITRF2008 coordinates GPSIGS orbits and CODE clocks Hydrology--- Glacial Isostatic Adjustment--- Dynamical models Geometrical models Missing models RL02 processing standards

4 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris 4 GravityEIGEN-GRGS.RL02 EIGEN-6S.2 Ocean tideFES2004 (degree 80) FES2012 (Legos) Atmosphere3-D ECMWF pressure grids each 3hrs Ocean mass modelMOG2D (non-IB) TUGO (Legos) Atmospheric tidesBode-Biancale model based on ECMWF press. grids 3 rd bodySun, Moon, 6 planets (DE403) Solid Earth tidesIERS Conventions 2010 Pole tidesIERS Conventions 2010 Non gravitationalAccelerometer data (+biases and scale factors) SLR stationsITRF2008 coordinates updated GPSIGS orbits and CODE clocks GRGS products Hydrology--- GLDAS ? Glacial Isostatic Adjustment--- Dynamical models Geometrical models Missing models RL03 processing standards

5 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris 5 GRACE Accelerometer data adjusting 2 biases and 1 scale factor per day and axis Derived K-Band Range data adjusting bias, drift, once and twice/rev. parameters per 96 mn GPS data adjusting real-value ambiguities and GRACE-A/B receiver clocks LAGEOS-1/2 SLR data adjusting empirical biases in the orbital plane and along-track per 10-day arc as well range biases Physical parameters present in the normal equations Gravity spherical harmonic coefficients complete to degree and order 160 (truncated to 30 for LAGEOS processing) Ocean tides s. h. coefficients for 13 tidal waves with maximum degree/order 30 Geodetic data in EIGEN-GRGS models

6 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris 6 Independent 10-day solutions from August 2002 till January 2012 (27th) from degree 1 to 50 Coefficients of degrees 51-160 are substituted by those of the reference model in the inversion Constrained towards the periodic gravity field model: EIGEN-GRGS.RL02 (with mean, dot, annual and semi-annual coefficients to d/o 50) according to a posteriori sigmas per degree and order: Example of EWH variations in March 2004 m Sigmas applied for the constraint towards EIGEN-GRGS.RL02 EIGEN-GRGS.RL02 10-day models

7 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris 7 Annual Semi-annual TrendSumatra effect to be applied before 26/12/2004 EIGEN-GRGS.RL02 static model to degree 160 + secular, periodic and step coefficients up to degree 50

8 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris AMPLITUDE SPECTRUM OF VARIABLE FIELD

9 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris ANALYSIS OF ALASKA, GREENLAND & ANTARCTICA Post-Glacial Rebound (PGR) models ICE4GICE5G mm EWH /y ICE4GICE5G Alaska+2.0-0.5 Greenland+9.30 Antarctica+7.4+5.4

10 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris +2.e-11 / y -4.e-11 / y ANALYSIS OF ALASKA, GREENLAND & ANTARCTICA Influence of C(1,0) and C(2,0) (km 3 ) Balance w/o PGR ICE4GICE5G Balance with ICE5G Alaska -64.7+2.4-0.6-64.1 Greenland -130.9+21.40-130.9 Antarctica -56.9+95.7+69.8-126.7 geocenter: 1 mm error 7 cm EWH error on Antarctica C20: 1.e-11 error (denormalized) +1.7 mm EWH error on Antarctica

11 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris Problème des degrés 0 et 1 dans les modèles du champ de gravité terrestre et les champs de « dealiasing » ATM3D : Les champs globaux de pression atmosphérique ATM3D représentent lécart des valeurs instantanées du modèle ECMWF de pression atmosphérique par rapport à une carte de la valeur moyenne de cette pression sur N années. MOG2D : Les champs de la réponse océanique MOG2D au forçage atmosphérique représentent lécart des valeurs instantanées de ce modèle par rapport à une carte de la valeur moyenne de ce modèle sur N années. EIGEN…MF : Les modèles moyens du champ de gravité terrestre représentent donc la gravité de la Terre solide, plus la moyenne de la gravité de ses enveloppes fluides. En ce qui concerne les variations temporelles du champ de gravité, on considère que les degrés 0 et 1 de lensemble « Terre solide + enveloppes fluides » doivent rester constants (conservation de la masse de lensemble du système et caractère inertiel du barycentre de toutes les masses). En ce qui concerne les échanges entre ces différents réservoirs, la réalité physique est que les degrés 0 et 1 des réservoirs [Terre solide + Hydro], atmosphère (ATM3D) et « réponse océanique au forçage atmosphérique » (MOG2D) ont des variations temporelles correspondant aux transferts de masse entre ces ensembles.

12 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris Situation actuelleProblème ? Degré 0 Terre solide et hydro Valeur constante du GM = 3.986004415 e +14 correspondant à lensemble Terre + enveloppes fluides NON Dealiasing ATM3D global Le degré 0 instantané des champs ATM3D est non nul et : il nest pas utilisé dans GINS, il nest pas écrit dans les fichiers shdpib. NON Dealiasing MOG2D océans Le degré 0 instantané des champs MOG2D est non nul et : il nest pas utilisé dans GINS, il est écrit dans les fichiers shdpib. NON Degré 1 Terre solide et hydro Certains modèles moyens (EIGEN…MF) contiennent du degré 1 issu de Lageos ; dautres (EIGEN-6) ont un degré 1 nul. Quand le degré 1 est présent dans un modèle, il est utilisé par GINS. OUI : si le degré 1 est absent et quon utilise des mesures reliant des stations terrestres au satellite Dealiasing ATM3D global Le degré 1 instantané des champs ATM3D est non nul et : il nest pas utilisé dans GINS, il nest pas écrit dans les fichiers shdpib. ? Dealiasing MOG2D océans Le degré 1 instantané des champs MOG2D est non nul et : il nest pas utilisé dans GINS, il est écrit dans les fichiers shdpib. ? Problème des degrés 0 et 1 dans les modèles du champ de gravité terrestre et les champs de « dealiasing »

13 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris

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19 19 Non linear behaviour of C20 10-day models

20 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris 20 Non linear behaviour of C20 trend in modified EIGEN-6 10-day models

21 Atelier moments cinétiques, 2012/11/26, Paris 21 Non linear behaviour of C20 new modelling 10-day models trend in modified EIGEN-6