ارائه روشي نوين براي تعيين تانسور گراديان جاذبه با استفاده از مشاهدات ارتفاع‌سنجي ماهوارهاي مطالعه موردي: خليج فارس

A new approach for the determination of the gravitational gradient tensor using the observations from satellite altimetry Case Study: Persian Gulf

با ظهور ارتفاع‎سنجی ماهواره‎ای در سال 1973، پنجرۀ جديدی در مطالعات و تحقيقات اقيانوسی و دريايی و علوم مرتبط با زمين گشوده شد. در اين ميان پيشرفت و بلوغ تكنولوژی حسگرها و انجام مأموريت‎های مختلف ارتفاع‌سنجی ماهواره‎ای در سال‎های اخير، تحولی شگرف در علم ژئودزی و مبحث مدل‎سازی ميدان ثقل زمين ايجاد كرد. ارتفاع‎سنجی ماهواره‎ای منبع عظيمی از اطلاعات جهت تعيين ژئوئيد با دقت و رزولوشن مكانی بالا را در اختيار قرار می‌دهد. اطلاعات اين روش جايگزين بسيار مناسبی برای داده‎های ثقل دريايی در مدل‎سازی فركانس بالای ميدان ثقل زمين در مناطق دريايی به‎شمار مي‎رود. مشاهدات ثقل دريايی بدليل تأثيرات محيطی همواره سطح نويز بالايی را با خود به‎همراه دارند. همچنين با استفاده از اين مشاهدات نمی‌توان فركانس‎های بالای ميدان ثقل زمين را در پوشش جهانی مدل‎سازی كرد. تانسور گراديان جاذبه بهعنوان مشتقات مكانی مرتبه دوم پتانسيل جاذبه از فضا، اطلاعات بيشتری را نسبت به ساير اندازه‎گيري‎های ميدان ثقل زمين نظير آنومالی جاذبه در اختيار قرار مي‎دهد. بنابراين در اين مقاله يك روش جديد برای تعيين تانسور گراديان جاذبه در سطح دريا براساس ارتفاع‎سنجی ماهواره‎ای و دو روش مدل‌سازی بر مبنای توابع پايه شعاعی و اسپيلاين‌های هارمونيك معرفی شده است. به‎منظور بررسی موردی روش‌های ارائه شده، تانسور گراديان جاذبه در منطقۀ خليج فارس بر مبنای مشاهدات ارتفاع‎سنجی ماهواره‎ای تعيين و نتايج آن ارائه شده است. با توجه به نتايج به‌دست آمده برای تانسور گراديان جاذبه، مشخص می‌شود كه مدل‌سازی ميدان ثقل زمين با استفاده از توابع پايه شعاعی نتايج بهتری را نسبت به مدل‌سازی بر مبنای توابع اسپيلاين هارمونيك به‌همراه خواهد داشت.

With the appearance of the satellite altimetry in 1973, a new window was opened in the oceanography, marine sciences and Earth-related studies. Advances in the sensors technology and different satellite altimetry missions in the recent years led to a great evolution in geodesy and the gravity field modeling studies. Satellite altimetry provides a huge source of information for the geoid determination with high accuracy and spatial resolution. The information from this approach is a sufficient alternate for the marine gravity data in the high-frequency modeling of the Earth’s gravity field in marine areas. Marine gravity observations always carry a high noise level due to the environmental effects. Moreover, it is not possible to model the high frequencies of the Earth’s gravity field in a global scale using these observations. The gravitational gradient tensor, as the second order spatial derivatives of the gravitational potential, provides more information than other measurements from the Earth’s gravity field such as the gravity anomaly. In this paper, a new approach is introduced for the determination of the gravitational gradient tensor at sea level based on the satellite altimetry and using two modeling techniques, namely radial base functions and harmonic splines. As a case study, the gravitational gradient tensor is determined in Persian Gulf based on the satellite altimetry data, and the results are presented. By the investigation of the results for the gravitational gradient tensor, it is concluded that modeling of the Earth’s gravity field using radial base functions leads to better results compared to the modeling based on the harmonic splines.