Tussenstand

r. Roland Klees (L&R) van het Department of Earth Observation and Space Systems (DEOS)

Tussenstand: Van Loon promoveert over twee jaar

(Foto: Hans Stakelbeek/FMAX)

“Ik ontwikkel een nieuwe methode waarmee ik een heel nauwkeurige kaart van het gemiddelde zeeniveau voor de hele aarde kan maken, een geoïde. Het gemiddelde zeeniveau, ons NAP, dient als referentie voor alle hoogtemetingen, maar dat referentieniveau is niet overal op aarde even hoog. Dat komt doordat de zwaartekracht niet overal even sterk is. De sterkte van de zwaartekracht hangt namelijk af van de hoeveelheid aardmassa die eronder zit. Bijvoorbeeld bij breuklijnen van aardplaten, waar de massa’s van twee platen tegen elkaar aan worden gedrukt, heeft de aarde extra massa. Hierdoor is de zwaartekracht daar sterker. Het zeewater volgt het zwaartekrachtveld, en het zeeniveau is daarom hoger op plaatsen waar de zwaartekracht sterker is. Bij IJsland is het zeeniveau zelfs 180 meter hoger dan in India. Een geoïde is dus een hoogtekaart van een denkbeeldige zee in rust, zonder golven en getijdenwerking, en dan voor de hele aarde inclusief het vasteland.

Het zwaartekrachtveld is niet constant omdat de massa van de aarde voortdurend in beweging is. Onlangs is bijvoorbeeld gemeten dat de zwaartekracht in het Amazonegebied groter is aan het einde van het regenseizoen, door alle extra massa van het regenwater. De geoïde verandert dus ook in de loop van de tijd.

Voor het opstellen van de geoïde maak ik gebruik van drie satellieten die elke dertig seconden hun positie naar de aarde sturen. De satellieten draaien rond de aarde op ruim vierhonderd kilometer hoogte. Dat is zo dichtbij dat ze nog worden beïnvloed door onze zwaartekracht. Als de satelliet bijvoorbeeld over de Himalaya vliegt, wordt deze extra aangetrokken vanwege de sterkere zwaartekracht daar. Hoeveel de satelliet wordt aangetrokken, zegt dus iets over de lokale zwaartekracht.

Naast de zwaartekracht zijn er andere factoren die van invloed zijn op de positie van de satelliet. Op die hoogte is bijvoorbeeld nog een beetje luchtdruk aanwezig, en ook deeltjes van zonnewinden kunnen tegen de satelliet drukken. De verstoringen kunnen de satellieten remmen of juist versnellen, en de satellietdata worden hiervoor zo goed mogelijk gecorrigeerd. Toch hebben de satellieten soms slechte perioden waarop hun informatie veel minder betrouwbaar is, maar daar staan goede perioden tegenover, met extra nauwkeurige metingen.

Ik ontwikkel een nieuwe methode, de zogeheten variantie componenten schatting, die rekening houdt met de kwaliteit van de satellietdata. Slechte data worden gecorrigeerd of verwijderd en de goede data tellen zwaarder mee. Hierdoor bereik ik, met dezelfde gegevens, een veel grotere nauwkeurigheid dan tot nu toe mogelijk was.

Nauwkeurige hoogtemetingen, zoals voor hoogtekaarten van bergen, worden nu nog met zeer arbeidsintensieve waterpassingen gedaan. Maar straks kan mijn methode met de nauwkeurige geoïde, aan het GPS (Global Positioning System) worden gekoppeld, en dan is je hoogte met één druk op de knop bekend, tot op de centimeter nauwkeurig.” (IdB)

www.deos.tudelft.nl

Naam: Jasper van Loon (26)

Nationaliteit: Nederlands

Onderwerp: Precisie van zwaartekrachtdata van satellieten

Promotor: Prof.dr. Roland Klees (L&R) van het Department of Earth Observation and Space Systems (DEOS)

Tussenstand: Van Loon promoveert over twee jaar

(Foto: Hans Stakelbeek/FMAX)

“Ik ontwikkel een nieuwe methode waarmee ik een heel nauwkeurige kaart van het gemiddelde zeeniveau voor de hele aarde kan maken, een geoïde. Het gemiddelde zeeniveau, ons NAP, dient als referentie voor alle hoogtemetingen, maar dat referentieniveau is niet overal op aarde even hoog. Dat komt doordat de zwaartekracht niet overal even sterk is. De sterkte van de zwaartekracht hangt namelijk af van de hoeveelheid aardmassa die eronder zit. Bijvoorbeeld bij breuklijnen van aardplaten, waar de massa’s van twee platen tegen elkaar aan worden gedrukt, heeft de aarde extra massa. Hierdoor is de zwaartekracht daar sterker. Het zeewater volgt het zwaartekrachtveld, en het zeeniveau is daarom hoger op plaatsen waar de zwaartekracht sterker is. Bij IJsland is het zeeniveau zelfs 180 meter hoger dan in India. Een geoïde is dus een hoogtekaart van een denkbeeldige zee in rust, zonder golven en getijdenwerking, en dan voor de hele aarde inclusief het vasteland.

Het zwaartekrachtveld is niet constant omdat de massa van de aarde voortdurend in beweging is. Onlangs is bijvoorbeeld gemeten dat de zwaartekracht in het Amazonegebied groter is aan het einde van het regenseizoen, door alle extra massa van het regenwater. De geoïde verandert dus ook in de loop van de tijd.

Voor het opstellen van de geoïde maak ik gebruik van drie satellieten die elke dertig seconden hun positie naar de aarde sturen. De satellieten draaien rond de aarde op ruim vierhonderd kilometer hoogte. Dat is zo dichtbij dat ze nog worden beïnvloed door onze zwaartekracht. Als de satelliet bijvoorbeeld over de Himalaya vliegt, wordt deze extra aangetrokken vanwege de sterkere zwaartekracht daar. Hoeveel de satelliet wordt aangetrokken, zegt dus iets over de lokale zwaartekracht.

Naast de zwaartekracht zijn er andere factoren die van invloed zijn op de positie van de satelliet. Op die hoogte is bijvoorbeeld nog een beetje luchtdruk aanwezig, en ook deeltjes van zonnewinden kunnen tegen de satelliet drukken. De verstoringen kunnen de satellieten remmen of juist versnellen, en de satellietdata worden hiervoor zo goed mogelijk gecorrigeerd. Toch hebben de satellieten soms slechte perioden waarop hun informatie veel minder betrouwbaar is, maar daar staan goede perioden tegenover, met extra nauwkeurige metingen.

Ik ontwikkel een nieuwe methode, de zogeheten variantie componenten schatting, die rekening houdt met de kwaliteit van de satellietdata. Slechte data worden gecorrigeerd of verwijderd en de goede data tellen zwaarder mee. Hierdoor bereik ik, met dezelfde gegevens, een veel grotere nauwkeurigheid dan tot nu toe mogelijk was.

Nauwkeurige hoogtemetingen, zoals voor hoogtekaarten van bergen, worden nu nog met zeer arbeidsintensieve waterpassingen gedaan. Maar straks kan mijn methode met de nauwkeurige geoïde, aan het GPS (Global Positioning System) worden gekoppeld, en dan is je hoogte met één druk op de knop bekend, tot op de centimeter nauwkeurig.” (IdB)

www.deos.tudelft.nl