Erfaringer og resultater etter to tiår med absolutte tyngdemålinger i Norge

Transkript

1 Erfaringer og resultater etter to tiår med absolutte tyngdemålinger i Norge Kristian Breili Geodesidivisjonen/Kartverket og IMT/NMBU Geodesi- og hydrografidagene 18. og 19. november 215, Sundvolden Hotell

2 Hva jeg snakker om når jeg snakker om absolutte tyngdemålinger Moderne frittfall-instrument Nøyaktighet 1-2 µgal 1 µgal = 1 8 m/s 2 I prinsippet vil AG-målinger fra i dag være konsistente med målinger om 1 år.

3 Det norske landslaget i absoluttgravimetri NMBU Jon Glenn Gjevestad, Vegard Ophaug, Bjørn Ragnvald Pettersen Kartverket Kristian Breili, Dagny I. Lysaker, Ove Omang

4 I denne presentasjonen vil jeg fokusere pa... TRYSIL AC a r med AG i Norge Hva har vi ma lt, fram til na? Kartverkets A1-42

5 NKG tok i 199 initiativet til å etablere et nettverk av permanente geodetiske stasjoner i Fennoskandia [Steffen et al. 29] Motivasjon: Studier av jordskorpebevegelser og havnivå Nordisk samarbeid avgjørende! Kartverket i en aktiv rolle de første årene! De første FG5-målinger i Norge ble utført av NOAA og BKG i 1993.

6 Rundt 22 besluttet Kartverket å legge ned sine aktiviteter innen gravimetri Nye aktører på banen: IfE: Insitut für Erdmessung (Leibniz Universität Hannover) NLH/UMB/NMBU Lantmäteriet FGI: Finnish Geodetic Institute [Hentet fra tegnebordet.dk, Puk Czagala Sølver]

7 Gullalderen i norsk absoluttgravimetri startet i 24 da NLH (i dag NMBU) fikk sitt absoluttgravimeter FG5-226 [Foto: Kristian Breili] I Instrument + driftsmidler + observatører

8 Totalt er det etablert 25 målestasjoner for AG i Norge

9 Antall målekampanjer på norske stasjoner har avtatt kraftig etter Number of campaigns Year

10 Tidsserier fra norske AG-stasjoner er viktig blant annet for... Landheving/GIA-studier - ġ/ḣ - Parameterbestemmelse for jord-modeller (forward modeling) Kalibrering/validering av gravimetri-satellitter Etablering av et førsteordens tyngdesystem og dets tidsutvikling

11 Forholdstallet ġ/ḣ indikerer i hvilken grad strøm i mantelen er del av GIA-prosessen Forskyvning i friluft: ġ/ḣ free air =.31 µgal/mm Med komplett masse-kompensasjon: [O. Gitlein 21] ġ/ḣ = g Bouguer + g free air =.12 µgal/mm.31 µgal/mm =.19 µgal/mm

12 GIA-modellering indikerer at ġ/ḣ er tilnærmet konstant over Fennoskandia Fennoskandia: ġ/ḣ = µgal/mm ġ/ḣ er nyttig for å regne om fra ḣ til ġ. [Olsson et al. 215]

13 Trender med usikkerhet.25 µgal/år kan oppnås etter ca 1 år med årlige AG-observasjoner Standard deviation of rate [µgal/yr] Empirical Theoretical, σ = 2 µgal, annual observations Length of time series [year] s = σ 12 T N 1/N s: Trend-estimatets usikkerhet σ: Kampanje-usikkerhet T : Tidsseriens lengde N: Antall kampanjer

14 Trysil: Observert endringsrate er i samsvar med den vi forventer fra GIA TRYSIL AB TRYSIL AC Trysil-AB, 95 % KI for ġ: [-1.2, -.9] µgal/år Trysil-AC, 95 % KI for ġ: [-1.6, -1.] µgal/år GIA-modellert: ġ = -1.1 µgal/år

15 NMBU (Ås): 11 år med mange observasjoner 6 NMBU A NMBU, 95 % KI for ġ: [-1.2, -.4] µgal/år GIA-modellert: ġ = -.8 µgal/år

16 Hønefoss-AB (Ringkollen): Lang serie, få observasjoner 1 HØNEFOSS AB Hønefoss-AB, 95 % KI for ġ: [-1.3, -.5] µgal/år GIA-modellert: ġ = -.8 µgal/år

17 Hønefoss-AC (Kartverket): Andre prosesser enn GIA dominerer de siste års observasjoner HØNEFOSS AC Hønefoss-AC, 95 % KI for ġ: [-.3, -1.] µgal/år GIA-modellert: ġ = -.8 µgal/år

18 I Kautokeino avtar tyngdekraften signifikant raskere enn hva GIA-modellene tilsier KAUTOKEINO Kautokeino, 95 % KI for ġ: [-3.3, -1.1] µgal/år GIA-modellert: ġ = -.8 µgal/år

19 Trondheim TRONDHEIM AA TRONDHEIM AA Trondheim alle data, 95 % KI for ġ: [-2.5, -1.4] µgal/år Trondheim etter 2, 95 % KI for ġ: [-2.1, -.1] µgal/år GIA-modellert: ġ = -.5 µgal/år

20 Endring i tyngdekraften som følge av GIA er av samme størrelse som instrumentelle effekter 15 1 FG5 226 zero mean gravity time series, NMBU Gravity observation.9 ±.1 µgal/yr (95%) FG5 226 zero mean gravity time series, NMBU, GIA corrected 12 Gravity observation.2 ±.1 µgal/yr (95%) 1 8 g g mean (µgal) 5 5 g g mean (µgal) Epochs (years) Epochs (years) Med GIA-korreksjon er trenden ikke signifikant forskjellig fra null!

21 Global hydrologi påvirker enkeltkampanjer med 1-2 µgal, men i liten grad ġ 6 KAUTOKEINO 6 NMBU A GLDAS/NOAH inkluderer ikke virkningen av grunnvann

22 Lokalt grunnvann har potensial til å endre tyngdekraften med flere microgal. Modellering med Bouguer-plate: g = P 2π G ρ w h g: Endring i tyngde h: Endring grunnvannstand P: Grunnens porøsitet ( 1 %) G: Gravitasjonskonstanten ρ w : Tetthet vann Med P =.5: h = 1m g 2 µgal [Hentet fra senorge.no]

23 Andre lokale effekter TROMSØ Tyngdekraften i Tromsø endret seg med ca 2 µgal fra 25 til 28. Årsak: Renovering av Langnestunnelen

24 Høsten 215: Kartverket har nå fått sitt eget moderne absoluttgravimeter - A1-42 [Foto: Kristian Breili]

25 For å oppsummere, tidsseriene fra de fleste norske AG-stasjoner må forlenges før de kan brukes i GIA-studier Vi har dårlig kontroll på: - endringer i lokal grunnvannstand - endringer i omgivelsene Nordisk samarbeid er viktig! Kartverkets A1-42 skal styrke geoiden og gi bedre høyder gjennom HREF TRYSIL AC