Effecten van atmosferische
belasting gedetecteerd met GPS
Aardobservatie
De atmosferische belasting is een op- en neer
gaande beweging van het aardoppervlak door een
veranderende atmosferische druk. Het gaat hierbij
om millimetervariaties over grote afstanden.
Met een wereldwijd netwerk van permanente
GPS-stations is het wellicht mogelijk de
atmosferische belasting te meten.
Iedereen kent de oceaangetijden. De aantrekkingskrach
ten van zon en maan op de aarde veroorzaken een op- en
neergaande beweging van het oceaanwater. Dat getijde
beweging ook op het continent voorkomt, is veel minder
bekend. De op- en neergaande bewegingen van de continen
ten zijn dan ook veel kleiner. Een gelijkaardig fenomeen
doet zich voor bij een veranderende atmosferische druk aan
het aardoppervlak. Bij een hogere atmosferische druk op
een bepaalde plaats zal het aardoppervlak licht worden
samengedrukt. Wanneer de atmosferische druk opnieuw
verlaagt, verdwijnt de depressie in het aardoppervlak ge
leidelijk. Men noemt dit de atmosferische belasting.
Motivering
Een hogedrukgebied boven Noord-Brabant zal niet enkel
plaatselijk zorgen voor een depressie van het aardopper
vlak. Het oefent een invloed uit in een wijde omgeving met
een straal van ongeveer 1000 km, waardoor in geheel België
en zelfs in een groot deel van Frankrijk duidelijk met dit
drukgebied rekening moet worden gehouden. Twee sta
tions in eikaars omgeving (minder dan 100 km van elkaar
verwijderd) zullen een verticale verplaatsing van ongeveer
gelijke grootte ondergaan, waardoor bij klassieke hoogte
metingen de invloed van de atmosferische belasting mi
niem is. Wil men echter het hoogteverschil tussen twee
punten op verschillende continenten meten, dan kan de
verplaatsing ten gevolge van de atmosferische belasting op
lopen tot 3 cm, hetgeen niet meer verwaarloosbaar is. Deze
oppervlaktevervormingen worden gedomineerd door druk-
systemen met een uitgestrektheid van 1000-2000 km en
een periode van ongeveer twee weken. Doordat drukveran
deringen op hogere breedte groter zijn (door bijvoorbeeld
grotere stormen op deze breedte), zullen ook de belastingef
fecten hier groter zijn. Op lagere breedten (tussen 35°ZB en
35°NB) en dichtbij de kust (minder dan 500 km van de zee
of de oceaan) zijn deze effecten relatief klein.
Tot voor kort werden de theoretische
studies over atmosferische belasting
vrijwel uitsluitend gecontroleerd door
ingewikkelde geodetische metingen
(zoals VLBI, SLR en LLR), waarbij men
slechts vanuit een beperkt aantal
plaatsen op aarde deze metingen kan
uitvoeren. Door de eenvoud en de be
taalbaarheid van GPS zijn er over de
gehele wereld een groot aantal vaste
GPS-stations opgesteld. De gegevens
van deze stations geven voor het eerst
een wijd verspreid beeld van de in
vloed van de atmosferische belasting.
GFS
GPS is een plaatsbepalings- en naviga
tiesysteem dat steunt op afstandme
tingen naar satellieten. Sinds zijn in
troductie betekende GPS een grote
stap voorwaarts in de ruimtegeodesie.
Door nauwkeuriger algoritmen, ver
beterde modellen voor onder andere
de atmosfeer en verbeterde ontvanger-
apparatuur kan men met GPS momen
teel subcentimeternauwkeurigheid in
de planimetrie bereiken. Door zijn
relatief lage kostprijs is het bovendien
mogelijk een groot aantal permanente
stations over de gehele wereld op te
stellen en de data ervan te analyseren.
De nauwkeurigheid in de hoogtecom
ponent is steeds iets slechter. Niet en
kel door de geometrie van de satellie
ten (er zijn immers geen satellieten
onder de waarnemer), maar ook omdat
de meeste foutenbronnen inherent aan
het GPS-systeem voornamelijk hun in
vloed hebben op de hoogte. Een nauw
keurige hoogtecomponent zou echter
een groot aantal toepassingen moge
lijk maken, zoals de detectie van glo
bale landverschuivingen over verschil
lende decennia en het meten van post-
glaciaire oprijzing. Een nauwkeuri
gere hoogtecomponent voor GPS heeft
ook toepassingen op de studie van het
zeeniveau. Verschillende getijdeme-
GEODESIA 2003-1
