Unser primäres Forschungsfeld ist die präzise Vermessung der Figur der Erde, d.h. ihres statischen und zeitvariablen Schwerefeldes. Dazu entwickeln, betreiben und analysieren wir moderne Schwerefeld-Satellitenmissionen (CHAMP, GRACE, GOCE, GRACE-FO oder GRACE-C). Außerdem verwenden wir terrestrische und auf Schiffen oder Flugzeugen gewonnene Gravimetriedaten für regionale Auswertungen oder, in Kombination mit Satellitendaten und digitalen Höhenmodellen und Dichteinformationen, für die Berechnung von höchstauflösenden globalen Schwerefeldmodellen.
Wir nutzen GNSS (Global Navigation Satellite System), DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) und SLR (Satellite Laser Ranging) Beobachtungen für die präzise Bahnbestimmung von allen Satelliten, die für unsere Forschung wichtig sind. Dazu betreiben wir auch eine SLR-Station, die hochpräzise, absolute Entfernungsmessungen zu einer Vielzahl von Satelliten in niedrigen, mittleren und hohen Umlaufbahnen durchführt. SLR-Beobachtungen zu LAGEOS oder LARES nutzen wir für die Bestimmung der langwelligen Anteile des Schwerefeldes. Für den ILRS (International Laser Ranging Service) und den IDS (International DORIS Service) liefern wir über die präzise Bahnbestimmung regelmäßig Koordinaten der entsprechenden Bodenstationen und Erdorientierungsparameter und tragen damit wesentlich zur stetigen Verbesserung des Internationalen Terrestrischen Referenzrahmens bei.
Basierend auf historischen und aktiven Radaraltimetrie-Satellitenmissionen untersuchen wir die zeitlichen Veränderungen des Meeresspiegels global als auch regional, z.B. im Küstenbereich. Für die Validierung der Missionen betreiben und analysieren wir ein Netz von Gezeitenpegelstationen und nutzen Messungen mit Radar und Bojen auf dem Issyk Kul (Kirgistan). Das erlaubt uns, die Beobachtungen zu validieren, Langzeitveränderungen aufzudecken und die küstennahen Gefahren des relativen Meeresspiegelanstieges besser abzuschätzen.
Im Rahmen des Global Change Observatoriums des GFZ errichten und betreiben wir ein hydrometeorologisches und geodätisches Messnetzes in Zentralasien. Zusammen mit der Altimetrie nutzen wir diese Informationen u.a. zur Erfassung von Wasserressourcen und deren Änderungen durch den Klimawandel.
Forschungsthemen unserer Sektion
Die verschiedenen Projekte unserer Sektion werden in vier Arbeitsgruppen bearbeitet:
- Entwicklung, Betrieb und Auswertung von Schwerefeld-Satellitenmissionen
- Terrestrische und flugzeuggestützte Gravimetrie
- Erdsystemparameter und Bahndynamik
- Beobachtung von Naturgefahren mit geodätischen Verfahren
Die Arbeitsgruppen 1 und 3 werden dabei hauptsächlich und in enger Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in der GFZ Außenstelle in Oberpfaffenhofen bearbeitet.
Projekte der Arbeitsgruppe:
- GRACE-FO | Gravity Recovery and Climate Experiment - Follow-On Mission
- GRACE-C | Gravity Recovery and Climate Experiment - Continuity
- NEROGRAV | Neue und verbesserte Beobachtungen des Klimawandels durch weltraumgestützte Schwerefeldmissionen
- S-NGGM | Studien zur Realisierung von künftigen Schwerefeld Satellitenmissionen
- GENESIS-D | Vorbereitung auf die „Space Tie“ Satellitenmission der ESA
- NextGNSS4GGOS | GNSS-Konstellationen der nächsten Generation für GGOS-konforme geodätische Lösungen
- MCGS | Minimalkosten GNSS Sensor/System/Station
- RSM-NYA | Radio Spektrum Beobachtung in Ny-Ålesund
Projekte der Arbeitsgruppe:
- CPOD | Präzise Bahnbestimmung für das Copernicus-Erdbeobachtungsprogramm
- TanDEM-X | Basislinienbestimmung für die Satellitenmissionen TanDEM-X und TerraSAR-X
- TOR | GFZ-Nutzlast auf TerraSAR-X und TanDEM-X
- Uhrenmetrologie | Präzise optische Zeitübertragung über große Entfernungen
- NRT & RSO | Operationelle Bahnbestimmung für die Auswertung von GPS-Radiookkultationen
- LRR | Laser-Reflektoren für LEO Satelliten
Projekte der Arbeitsgruppe:
- Issyk Kul Observatorium | Überwachung der Radaraltimetrie am Issyk Kul in Kirgisistan
- ROMPS | Entwicklung und Einsatz von Multiparameter-Messstationen
- GreenCentralAsia | Wasser und Klimawandel in Zentralasien
- Hydrometeorologisches Netzwerk | Hydrometeorologisches und geodätisches Netzwerk in Zentralasien
- ADS | Harmonisierte Radar-Altimeterdaten
- COLSATI | Dynamik des Wasserstands an der Küste, beobachtet mit Satellitenaltimetrie und Gezeitenpegeln
- Sinking Jakarta | Gefährdungspotential von Meeresspiegelanstieg und Subsidenz in Südostasien
- Ready for SWOT | Variabilität der Wasserstände an den Küsten und im Landesinneren, gemessen durch SWOT
Titel der Nachwuchsgruppe: DFG Forschergruppe NEROGRAV (Neue und verbesserte Beobachtungen des Klimawandels durch weltraumgestütze Schwerefeldmissionen)
Nachwuchsgruppenleiter: Prof. Dr. Frank Flechtner (Sektion 1.2 und Sprecher der Forschergruppe an der TU Berlin)
Beteiligte Forscher:innen: GFZ: Dr. Natalia Panafidina (Sektion 1.2), Dr. Henryk Dobslaw, Dr. Linus Shihora (Sektion 1.3); Extern: Dr. Denise Dettmering, Dr. Mike Hart-Davis (DGFI-TU München), Prof. Dr. Maik Thomas (Sektion 1.3, FU Berlin), Dr. Roman Sulzbach (FU Berlin), Prof. Dr. Michael Schindelegger, Prof. Dr. Petra Friederichs, Le Liu, Ziyu Liu, Dr. Anne Springer, Christian Mielke (Universität Bonn), Prof. Dr. Roland Pail, Dr. Thomas Gruber, Greg Kalimeris, Marius Schlaak (TU München), Dr. Michael Murböck (TU Berlin), Prof. Dr. Annette Eicker, Klara Middendorf (HafenCity Universität Hamburg)
Projekte der Nachwuchsgruppe in der 2. Phase:
- Improved Tidal Dynamics and Uncertainty Estimation for Satellite Gravimetry (TIDUS-2; PIs: Maik Thomas (FU Berlin), Denise Dettmering (DGFI – TU München))
- Atlantic Meridional Overturning Circulation: Inferences from Satellite Gravimetry and Numerical Ocean Models (AMOCING; PIs: Henryk Dobslaw (GFZ), Michael Schindelegger (Universität Bonn))
- High-Resolution Atmospheric-hydrological Background Modelling for GRACE/GRACE-FO – regional refinement and validation (HIRABAM-2; PIs: Petra Friederichs and Jürgen Kusche (Universität Bonn))
- Near-real time, Long-term, LRI and SLR combination aspects (NELOS; PIs: Natalia Panafidina (GFZ), Thomas Gruber (TU München))
- Optimized Space-Time Parameterization for GRACE and GRACE-FO data Analysis (ISTORE-2; PIs: Roland Pail (TU München), Frank Flechtner (TU Berlin)
- Climate Signals from GRACE/GRACE-FO and Next Generation Gravity Missions (CLISGY; PIs: Annette Eicker (HCU Hamburg), Roland Pail (TU München))
Highlights
- 2023 | Preise für Wissenstransfer für Mitglieder der Sektionen 1.2 “Globales Geomonitoring und Schwerefeld”, 1.3 “Erdsystemmodellierung” und 4.4 “Hydrologie” für ihre Aktivitäten zur fristgerechten Generierung einer Informationsplattform zu den GRACE-Satellitenmissionen
- 2021 | AIAA (American Institute of Aeronautics and Astronautics) International Cooperation Award “for outstanding leadership of the international consortium in the planning and implementation of the successful Earth gravity missions GRACE and GRACE-FO” | Frank Flechtner
- 2020 | Sieger (Top 10) in the Kategorie „Physical Sciences“ bei der Falling Walls 2020 Konferenz, Berlin | Frank Flechtner
- Seit 2019 | Fellow of the International Association of Geodesy (IAG) | Frank Flechtner
- 2019 | Ivan Mueller Award for “Distinguished Service and Leadership” from the Geodesy Section of the AGU | Frank Flechtner
- 2019 | NASA Outstanding Public Leadership Medal "for outstanding leadership of the GRACE-FO international partners resulting in successful launch and continuation of the 16 years record mapping Earth's gravity” | Frank Flechtner
- 2018 | NASA Outstanding Public Leadership Medal "for outstanding leadership of the European partner organizations and science team for the GRACE mission” | Frank Flechtner