tömegváltozás meghatározása az antarktiszon grace hónapos felbontású modellek alapján

FÖMI Kozmikus Geodéziai ObszervatóriumPenc, Tea, 2009.10.13.

Tömegváltozás meghatározása az Antarktiszon GRACE hónapos felbontású modellek alapján

Földváry Lóránt

MTA-BME Fizikai Geodézia és Geodinamikai Kutatócsoport


Bevezetés

GRACE hónapos felbontású geopotenciális modelleketelterjedten használják az Antarktisz jégtakarójánakidőbeli változásainak vizsgálatára.

A tapasztalatok alapján jelentősen eltérő eredményeket kapni ugyanazon mérésekből.


Alkalmazott GRACE modell: JPL, GFZ vagy CSR

C2,0 együtthatók: SLR-ből meghatározott értékkel javítható[Cheng és Tapley, 2004; Cheng és Ries, 2007]

Alkalmazott GIA modell: IJ05 [Ivins és James, 2005],

ICE5G [Peltier, 2004], stb.

„Sávosság”: Gauss-féle simítás [Jekeli, 1981],

Langrange-féle szorzó-eljárás [Swenson és Wahr, 2002]

Jelszivárgás: tömegáthelyeződés szárazföld és óceán vagy a vizsgálati területek között csökkenthető egy nem-

izotróp Gauss-szűrővel. [e.g. Guo et al., 2009]

Bevezetés


Jelen tanulmány

Adat:UTCSR RL04

Időtartam: 2002.112 - 2009.139

GIA modell: IGE5G

simítás: Gauss-féle simítás, r=500 km


Trend meghatározás

A trend meghatározása a periódikus változásokkal egyszerre történik:

Ez éves és féléves periódusok esetén 1% illetve 5% alulbecsülést jelent. Ez már számottevő, ezért ennek figyelembevétele javallott:

tAtAtAtf 3222111 )sin()sin()(

tAtAtAtf 3222111 )sin(6

1sinc)sin(

12

1sinc)(

Egy N intervallumra átlagolt adatsor amplitúdóját ezen a módon alulbecsüljük

mértékben.)1sinc(

1

NAA N


Eredmények

trend éves féléves


nagyságrendek:tömegváltozás:

35,20 kg/m2

lineáris trend:15,05 kg/m2

éves:16,21 kg/m2

féléves: 7,58 kg/m2

fennmaradó: 3,49 kg/m2

Eredmények


Eredmények

Az eredmény nagymértékben függ a használt GIA modelltől.

IJ05 [Ivins és James, 2005] ICE5G [Peltier, 2004]


Tárgyalás

Az antarktiszi tömegváltozás trend az alábbi hatások összege- tömegveszteség a jégolvadás következtében- felszíni jégfolyamok- hófelhalmozódás- GIA (viszko-elasztikus reakció a korábbi

tömegátrendeződésekre) - jelenkori GIA (elasztikus, valósidejű reakció a jelenlegi

tömegátrendeződésekre)- környező tömegátrendeződései

(óceán, atmoszféra, hidrológia a vizsgálatiterületen kívül)

- atmoszférikus tömegek átrendeződései


Tárgyalás

Ezek közül modellezhető jelenségek az alábbiak- tömegveszteség a jégolvadás következtében- felszíni jégfolyamok- hófelhalmozódás- GIA (viszko-elasztikus reakció a korábbi






Tárgyalás

Ezek közül elhanyagolható nagyságrendű jelenségek- tömegveszteség a jégolvadás következtében- felszíni jégfolyamok- hófelhalmozódás- GIA (viszko-elasztikus reakció a korábbi






Tárgyalás

Így az észlelt trend főként az alábbi jelenségek eredménye:- tömegveszteség a jégolvadás következtében- felszíni és felszínalatti jégfolyamok- hófelhalmozódás- GIA (viszko-elasztikus reakció a korábbi






Így az észlelt trend főként az alábbi jelenségek eredménye:- tömegveszteség a jégolvadás következtében- felszíni jégfolyamok- hófelhalmozódás- GIA (viszko-elasztikus reakció a korábbi

tömegátrendeződésekre)valamint hibahatások, úgy mint

- GRACE mérési hibák, geopotenciális modellhibák- jelenkori GIA modellhibák- javítások (atmoszférikus tömegváltozások, óceáni

árapály, merev földkéreg árapálya)- stb.

Így az észlelt trend főként az alábbi jelenségek eredménye:- tömegveszteség a jégolvadás következtében- felszíni jégfolyamok- hófelhalmozódás- GIA (viszko-elasztikus reakció a korábbi

tömegátrendeződésekre)valamint hibahatások, úgy mint

- GRACE mérési hibák, geopotenciális modellhibák- jelenkori GIA modellhibák- javítások (atmoszférikus tömegváltozások, óceáni

árapály, merev földkéreg árapálya)- stb.

Stabil trendek és szabályos hibák csökkenthetők valamilyendifferenciális eljárással

Tárgyalás


1. A tömegváltozás trendjének becslése minden pontban2. Trendbecslés minden pontban mozgó ablak segítségével

A tömegváltozás trendjének időbeni változása


2 éves ablak 3 éves ablak

4 éves ablak 5 éves ablak



A trend időbeli változását minden pontban meghatározzuk.

2 éves ablak

átlag szórás

3 éves ablak4 éves ablak5 éves ablak



Tapasztalat: minden pontban a trend értéke alig függ az ablakmérettől, annál inkább a szórása.

Pl. a teszt pontban:

2 éves ablak: -12.78 ± 18.46 kg/m2/év3 éves ablak: -13.29 ± 9.14 kg/m2/év4 éves ablak: -14.25 ± 3.08 kg/m2/év5 éves ablak: -13.79 ± 1.81 kg/m2/év

Ebből következik, hogy a trendbecslés nagyban függ a vizsgálati időszak időzítésétől és hosszától.



Meghatároztuk a trend időbeli változását minden ablakmérettel, minden pontban.

Ezt követően lineáris trendet illesztettünk az trendértékek idősorához.

-> trendváltozás

Trendváltozás becslése


A trendváltozás konfidencia intervalluma (2 év):



A 95% konfidencia intervallummal meghatározott valamennyi szélsőérték helyzetet kielégítő átlagos trendváltozást találtunk.



teszt pontterületi átlag



Átlagos trendbecslés

2 éves ablak: -6.48 ± 21.34 kg/m2/év3 éves ablak: -8.09 ± 13.00 kg/m2/év4 éves ablak: -8.56 ± 6.93 kg/m2/év5 éves ablak: -8.32 ± 2.77 kg/m2/év

a teljes időszakra: -6.31 kg/m2/év

A trendbecslés éves változása 5 éves idősor esetén (± 2.77 kg/m2/év) jó egyezést mutat csapadék modellből számolt hasonló jellegű becsléssel [Wahr et al., 2000] (± 3 kg/m2/yr )


Láthatóan a trendváltozás periodikus jelleget is mutat. Mintegy 3.8 éves 40 kg/m2 amplitúdójú változást találtunk.

A jel tartalmaz hosszabb periódusú (pl. tízéves) változásokat is, azonban a felhasznált időtartam nem elégséges ezek meghatározására.

A tömegváltozás trendjének periodikus változásai


Összefoglalás

A GIA modell választása alapvető szerepű ajégolvadás vizsgálatában. A trend időbeliváltozásának meghatározásával a GIA modell jelentette bizonytalanság és egyéb szabályos

hibák is csökkenthetők.

A jégtakaró olvadásának vizsgálata erősen függ a vizsgálati időtartam időzítésétől és hosszától. A tömegváltozásnak még az előjele is eltérő lehet, megadván ezzel a meglehetősen változékony eredmények egyik okát.


Jellemzően gyorsuló tömegvesztést (vagy lassuló tömeggyarapodást) találtunk Antarktisz területén, kivéve két területet, ezek a

Queen Maud Land és a

Ross Ice Shelf.

Összefoglalás


Láthatóan a trendváltozás periodikus jelleget is mutat. Mintegy 3.8 éves 40 kg/m2 amplitúdójú változást találtunk.

A jel tartalmaz hosszabb periódusú (pl. tízéves) változásokat is, azonban a felhasznált időtartam nem elégséges ezek meghatározására.

Összefoglalás


A becsült trend értéke a teljes időszakra kevesebbre adódott, mint a mozgó ablakokkal kapott értékek. Egyelőre nem tudjuk ennek az okát.

2 év: -6.48 kg/m2/év3 év: -8.09 kg/m2/év4 év: -8.56 kg/m2/év5 év: -8.32 kg/m2/év

teljes időszak:-6.31 kg/m2/év

Összefoglalás


A trendbecslés éves változása 5 éves idősor esetén (± 2.77 kg/m2/év) jó egyezést mutat csapadék modellből számolt hasonló jellegű becsléssel [Wahr et al., 2000] (± 3 kg/m2/yr )

Összefoglalás


Hivatkozások

Cheng and Ries, 2007, JPL on-line GRACE technical note #05Cheng and Tapley, 2004, JGRGuo et al., 2009, Geophys. J. Int.Ivins and James, 2005, Antarctic ScienceJekeli, 1981, OSU Report Series No. 327Peltier, 2004, Ann. Rev. Earth Planet Sci. Swenson and Wahr, 2002, JGRWahr et al., 2000, JGRYamamoto et al., 2008, Polar Science


Cheng and Ries, 2007, JPL on-line GRACE technical note #05Cheng and Tapley, 2004, JGRGuo et al., 2009, Geophys. J. Int.Ivins and James, 2005, Antarctic ScienceJekeli, 1981, OSU Report Series No. 327Peltier, 2004, Ann. Rev. Earth Planet Sci. Swenson and Wahr, 2002, JGRWahr et al., 2000, JGRYamamoto et al., 2008, Polar Science

Köszönöm a figyelmet!

tömegváltozás meghatározása az antarktiszon grace hónapos felbontású modellek alapján

Documents