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Heft 2/2023
Heft 2/2023
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Die Erdrotationsgeschwindigkeit nimmt stetig ab – oder doch nicht?
Kurzfassung
Es ist eine anerkannte Tatsache, dass die Geschwindigkeit der Erdrotation abnimmt. Betrachtet man jedoch Zeitreihen der Tageslänge, die auf den Beobachtungen moderner geodätischer Weltraumverfahren beruhen und nur die letzten 50 Jahre abdecken, so stellt man eine durchschnittliche Abnahme der Tageslänge fest, die einer Beschleunigung der Erdrotation entspricht. Dieser Artikel unterstreicht die Bedeutung der Zeitspanne bei der Untersuchung von Trends. Er erklärt, warum die Annahme, dass sich die Erdrotation allmählich verlangsamt, nach wie vor gültig ist, obwohl wir in den letzten Jahrzehnten eine Beschleunigung sehen. Außerdem werden die Beziehungen zwischen Tageslänge und Weltzeit sowie das Auftreten von Schaltsekunden erörtert. Abschließend stellen wir neueste Ergebnisse von Analysen der Very Long Baseline Interferometry vor. Diese zeigen, dass die durch die Erdrotation bestimmte Zeit von Januar 2022 bis 2023 90 ms gegenüber der Atomzeit aufgeholt hat.
Abstract
It is an accepted fact that the speed of Earth rotation is decreasing. However, if we look at length of day time series based on the observations of modern space geodetic techniques, which cover only the last 50 years, we see an average decrease in length of day, equivalent to an acceleration of Earth rotation. This article emphasizes the importance of the time span when investigating trends. It explains why it is still valid that Earth rotation is gradually slowing down, although it has been speeding up in recent decades. Furthermore, we discuss the relations between length of day and universal time and the occurrence of leap seconds. We finally provide current results of very long baseline interferometry analyses. These show that the time determined by Earth rotation has gained 90 ms on atomic time from January 2022 to January 2023.
Es ist eine anerkannte Tatsache, dass die Geschwindigkeit der Erdrotation abnimmt. Betrachtet man jedoch Zeitreihen der Tageslänge, die auf den Beobachtungen moderner geodätischer Weltraumverfahren beruhen und nur die letzten 50 Jahre abdecken, so stellt man eine durchschnittliche Abnahme der Tageslänge fest, die einer Beschleunigung der Erdrotation entspricht. Dieser Artikel unterstreicht die Bedeutung der Zeitspanne bei der Untersuchung von Trends. Er erklärt, warum die Annahme, dass sich die Erdrotation allmählich verlangsamt, nach wie vor gültig ist, obwohl wir in den letzten Jahrzehnten eine Beschleunigung sehen. Außerdem werden die Beziehungen zwischen Tageslänge und Weltzeit sowie das Auftreten von Schaltsekunden erörtert. Abschließend stellen wir neueste Ergebnisse von Analysen der Very Long Baseline Interferometry vor. Diese zeigen, dass die durch die Erdrotation bestimmte Zeit von Januar 2022 bis 2023 90 ms gegenüber der Atomzeit aufgeholt hat.
Abstract
It is an accepted fact that the speed of Earth rotation is decreasing. However, if we look at length of day time series based on the observations of modern space geodetic techniques, which cover only the last 50 years, we see an average decrease in length of day, equivalent to an acceleration of Earth rotation. This article emphasizes the importance of the time span when investigating trends. It explains why it is still valid that Earth rotation is gradually slowing down, although it has been speeding up in recent decades. Furthermore, we discuss the relations between length of day and universal time and the occurrence of leap seconds. We finally provide current results of very long baseline interferometry analyses. These show that the time determined by Earth rotation has gained 90 ms on atomic time from January 2022 to January 2023.
Der Beitrag der TU Graz zum Internationalen Terrestrischen Referenzrahmen (ITRF 2020): Prozessierung von 27 Jahren GNSS-Daten
Kurzfassung
Ein globaler geodätischer Bezugsrahmen (GGRF), wie der Internationale Referenzrahmen (ITRF), ist von grundlegender Bedeutung für die Quantifizierung geophysikalischer Veränderungen im Erdsystem. Globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) sind eine der vier weltraumgeodätischen Techniken, die zum Aufbau des ITRF beitragen. Zur Unterstützung des ITRF2020 führte der Internationale GNSS-Dienst (IGS) seine dritte Reprocessing-Kampagne (repro3) durch, die die Jahre 1994 bis 2020 abdeckt. Die Technische Universität Graz (TUG) nahm zum ersten Mal als Analysezentrum an einer solchen Reprocessing-Kampagne teil und die TUG ist weltweit für ihre qualitativ hochwertigen GNSS-Produkte anerkannt worden. In diesem Artikel möchten wir den Ansatz der TUG für die repro3-Kampagne vorstellen sowie Untersuchungen und Analysen präsentieren, die die hohe Qualität der TUG-Produkte belegen.
Abstract
A global geodetic reference frame (GGRF), such as the International Terrestrial Reference Frame (ITRF), is fundamental for quantifying geophysical changes in the Earth system. Global navigation satellite systems (GNSS) are one of the four space-geodetic techniques contributing to the construction of the ITRF. In support of the ITRF2020 release, the International GNSS Service (IGS) conducted its third reprocessing campaign (repro3), covering the years 1994 to 2020. Graz University of Technology (TUG) participated for the first time as an analysis centre in such a reprocessing campaign and TUG has been acknowledged globally for its high quality GNSS products. In this article we want to present the approach of TUG for the repro3 campaign as well as present research and analysis showing the high quality of the TUG products.
Ein globaler geodätischer Bezugsrahmen (GGRF), wie der Internationale Referenzrahmen (ITRF), ist von grundlegender Bedeutung für die Quantifizierung geophysikalischer Veränderungen im Erdsystem. Globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) sind eine der vier weltraumgeodätischen Techniken, die zum Aufbau des ITRF beitragen. Zur Unterstützung des ITRF2020 führte der Internationale GNSS-Dienst (IGS) seine dritte Reprocessing-Kampagne (repro3) durch, die die Jahre 1994 bis 2020 abdeckt. Die Technische Universität Graz (TUG) nahm zum ersten Mal als Analysezentrum an einer solchen Reprocessing-Kampagne teil und die TUG ist weltweit für ihre qualitativ hochwertigen GNSS-Produkte anerkannt worden. In diesem Artikel möchten wir den Ansatz der TUG für die repro3-Kampagne vorstellen sowie Untersuchungen und Analysen präsentieren, die die hohe Qualität der TUG-Produkte belegen.
Abstract
A global geodetic reference frame (GGRF), such as the International Terrestrial Reference Frame (ITRF), is fundamental for quantifying geophysical changes in the Earth system. Global navigation satellite systems (GNSS) are one of the four space-geodetic techniques contributing to the construction of the ITRF. In support of the ITRF2020 release, the International GNSS Service (IGS) conducted its third reprocessing campaign (repro3), covering the years 1994 to 2020. Graz University of Technology (TUG) participated for the first time as an analysis centre in such a reprocessing campaign and TUG has been acknowledged globally for its high quality GNSS products. In this article we want to present the approach of TUG for the repro3 campaign as well as present research and analysis showing the high quality of the TUG products.
globale Satellitennavigationssysteme (GNSS), Internationaler Terrestrischer Referenzrahmen 2020 (ITRF2020), Ansatz der rohen Beobachtung
Kurzfassung
Die 3,5-jährige Evaluierung (2019/01 – 2022/06) der Qualität des NeQuick G-Modells lieferte wertvolle Einblicke in seine Genauigkeit und Fähigkeit, die Ionosphäre für Single-Frequency-Benutzer (SF) während verschiedener ionosphärischer Aktivitätsniveaus zu modellieren. In dieser Studie wird die Genauigkeit des modellierten vertikalen Total Electron Content (VTEC) sowie die durch Modellfehler verursachten horizontalen und vertikalen Positionsfehler untersucht. In Bezug auf die Genauigkeit des Total Electron Contents (TEC) und die SF-Positionsgenauigkeit übertrifft das NeQuick G-Modell das Klobuchar-Modell; daher könnte das NeQuick G-Modell wirksamer sein, um die Auswirkungen ionosphärischer Störungen auf die Signale des SF Global Navigation Satellite Systems (GNSS) abzuschwächen. Infolgedessen kann die TEC-Genauigkeit des NeQuick G-Modells zu einer genaueren Positionierung führen.
Abstract
The 3.5 years (2019/01 - 2022/06) evaluation of the NeQuick G model performance provided valuable insight into its accuracy and capability to model the ionosphere for single-frequency (SF) users during different ionospheric activity levels. In this study, the Vertical Total Electron Content (VTEC) accuracy, along with the horizontal and vertical position errors introduced by model deficiencies are investigated. In terms of Total Electron Content (TEC) accuracy and SF position accuracy, the NeQuick G model outperforms the Klobuchar model; therefore, the NeQuick G model might be more effective for mitigating the effects of ionospheric disturbances on SF Global Navigation Satellite Systems (GNSS) signals. In consequence, the TEC accuracy offered by the NeQuick G model can result in a more accurate positioning.
Die 3,5-jährige Evaluierung (2019/01 – 2022/06) der Qualität des NeQuick G-Modells lieferte wertvolle Einblicke in seine Genauigkeit und Fähigkeit, die Ionosphäre für Single-Frequency-Benutzer (SF) während verschiedener ionosphärischer Aktivitätsniveaus zu modellieren. In dieser Studie wird die Genauigkeit des modellierten vertikalen Total Electron Content (VTEC) sowie die durch Modellfehler verursachten horizontalen und vertikalen Positionsfehler untersucht. In Bezug auf die Genauigkeit des Total Electron Contents (TEC) und die SF-Positionsgenauigkeit übertrifft das NeQuick G-Modell das Klobuchar-Modell; daher könnte das NeQuick G-Modell wirksamer sein, um die Auswirkungen ionosphärischer Störungen auf die Signale des SF Global Navigation Satellite Systems (GNSS) abzuschwächen. Infolgedessen kann die TEC-Genauigkeit des NeQuick G-Modells zu einer genaueren Positionierung führen.
Abstract
The 3.5 years (2019/01 - 2022/06) evaluation of the NeQuick G model performance provided valuable insight into its accuracy and capability to model the ionosphere for single-frequency (SF) users during different ionospheric activity levels. In this study, the Vertical Total Electron Content (VTEC) accuracy, along with the horizontal and vertical position errors introduced by model deficiencies are investigated. In terms of Total Electron Content (TEC) accuracy and SF position accuracy, the NeQuick G model outperforms the Klobuchar model; therefore, the NeQuick G model might be more effective for mitigating the effects of ionospheric disturbances on SF Global Navigation Satellite Systems (GNSS) signals. In consequence, the TEC accuracy offered by the NeQuick G model can result in a more accurate positioning.
Internationale Grad- und Erdmessung im 19. Jahrhundert
Kurzfassung
Der Beitrag zeigt, in Fortsetzung des Artikels über die Gradmessungen aus dem 18. Jahrhundert (vgi 4/2022, S 213 ff), Bedeutung und Ergebnisse von Meridiangradmessungen im 19. Jahrhundert. Eine Gradmessung entlang von Meridianen ist einfacher durchführbar, weil die astronomischen Arbeiten nur Breitenmessungen erfordern. Für genaue kontinentale Projekte sind allerdings auch Ost-West-Profile und Messungen der geografischen Längen notwendig – die global wegen der Notwendigkeit genauer Zeitbestimmungen erst durch funktechnische Zeitsignale und Präzisions-Chronometer möglich wurden. Zur internationalen Koordinierung der Projekte wurde 1862 auf deutsch-österreichische Initiative die Mitteleuropäische Gradmessungs-Kommission gegründet, die 1867 zur Europäischen Gradmessung erweitert wurde und der Vorläufer der internationalen geodätischen Union IAG (1919) sowie der heutigen geowissenschaftlichen Union IUGG ist.
Abstract
The article shows, in continuation of the treatise on measurements of latitude from the 18th century (vgi 4/2022, p 213 ff), the importance and results of meridian measurements in the 19th century. A degree measurement along meridians is easier to carry out because the astronomical work only requires latitude measurements. For precise continental projects, however, east-west profiles and measurements of geographical longitudes are also necessary - which only became possible globally, due to the necessity of precise determination of time, by radio time signals and precision chronometers. The Central European Degree Measurement Commission was founded in 1862 on a German-Austrian initiative for the international coordination of the projects. It was extended in 1867 to the European degree measurement which was the forerunner of the international geodetic union IAG (1919), as well as todays geoscientific union IUGG.
Der Beitrag zeigt, in Fortsetzung des Artikels über die Gradmessungen aus dem 18. Jahrhundert (vgi 4/2022, S 213 ff), Bedeutung und Ergebnisse von Meridiangradmessungen im 19. Jahrhundert. Eine Gradmessung entlang von Meridianen ist einfacher durchführbar, weil die astronomischen Arbeiten nur Breitenmessungen erfordern. Für genaue kontinentale Projekte sind allerdings auch Ost-West-Profile und Messungen der geografischen Längen notwendig – die global wegen der Notwendigkeit genauer Zeitbestimmungen erst durch funktechnische Zeitsignale und Präzisions-Chronometer möglich wurden. Zur internationalen Koordinierung der Projekte wurde 1862 auf deutsch-österreichische Initiative die Mitteleuropäische Gradmessungs-Kommission gegründet, die 1867 zur Europäischen Gradmessung erweitert wurde und der Vorläufer der internationalen geodätischen Union IAG (1919) sowie der heutigen geowissenschaftlichen Union IUGG ist.
Abstract
The article shows, in continuation of the treatise on measurements of latitude from the 18th century (vgi 4/2022, p 213 ff), the importance and results of meridian measurements in the 19th century. A degree measurement along meridians is easier to carry out because the astronomical work only requires latitude measurements. For precise continental projects, however, east-west profiles and measurements of geographical longitudes are also necessary - which only became possible globally, due to the necessity of precise determination of time, by radio time signals and precision chronometers. The Central European Degree Measurement Commission was founded in 1862 on a German-Austrian initiative for the international coordination of the projects. It was extended in 1867 to the European degree measurement which was the forerunner of the international geodetic union IAG (1919), as well as todays geoscientific union IUGG.
Aktueller Status von VLBI Intensive sessions
Kurzfassung
Very Long Baseline Interferometry (VLBI) ist das einzige weltraumgeodätische Verfahren, welches in der Lage ist, alle Erdorientierungsparameter (EOP) sowie himmels- und erdfeste Referenzrahmen zu bestimmen. Standard VLBI Sessions mit einer Dauer von 24 Stunden werden in der Regel montags und donnerstags mit einem globalen Netz von bis zu 15 Stationen durchgeführt. Aufgrund der großen Anzahl an Beobachtungen, können alle oben genten Parameter bestimmt werden, diese stehen jedoch oft erst mehrere Tage bis Wochen nach der Session zur Verfügung. Intensive Sessions oder kurze Intensives sind einstündige Beobachtungen zwischen 2 bis 3 Stationen, die vor allem für die Bestimmung von UT1-UTC verwendet werden. Diese kurzen Sessions ermöglichen es uns, die Rotationsphase der Erde regelmäßig und kontinuierlich zu überwachen.
Abstract
Very Long Baseline Interferometry (VLBI) is the only space-geodetic technique capable of determining the full set of Earth Orientation Parameters (EOP) and celestial reference frames and it makes important contributions to the realisation of terrestrial reference frames. Standard VLBI sessions with a duration of 24 hours are usually observed on Mondays and Thursdays with a global network of up to 15 stations. Due to the large number of observations acquired during these VLBI sessions, all of the above-mentioned parameters of interest can be determined. However, the turnaround time for product delivery of standard VLBI sessions can take up to several weeks. Intensive VLBI sessions, or short Intensives, are one-hour sessions between 2 to 3 stations used for the rapid determination of UT1-UTC. Due to their much shorter turnaround time for product delivery, they enable us to monitor the Earths rotation phase regularly.
Very Long Baseline Interferometry (VLBI) ist das einzige weltraumgeodätische Verfahren, welches in der Lage ist, alle Erdorientierungsparameter (EOP) sowie himmels- und erdfeste Referenzrahmen zu bestimmen. Standard VLBI Sessions mit einer Dauer von 24 Stunden werden in der Regel montags und donnerstags mit einem globalen Netz von bis zu 15 Stationen durchgeführt. Aufgrund der großen Anzahl an Beobachtungen, können alle oben genten Parameter bestimmt werden, diese stehen jedoch oft erst mehrere Tage bis Wochen nach der Session zur Verfügung. Intensive Sessions oder kurze Intensives sind einstündige Beobachtungen zwischen 2 bis 3 Stationen, die vor allem für die Bestimmung von UT1-UTC verwendet werden. Diese kurzen Sessions ermöglichen es uns, die Rotationsphase der Erde regelmäßig und kontinuierlich zu überwachen.
Abstract
Very Long Baseline Interferometry (VLBI) is the only space-geodetic technique capable of determining the full set of Earth Orientation Parameters (EOP) and celestial reference frames and it makes important contributions to the realisation of terrestrial reference frames. Standard VLBI sessions with a duration of 24 hours are usually observed on Mondays and Thursdays with a global network of up to 15 stations. Due to the large number of observations acquired during these VLBI sessions, all of the above-mentioned parameters of interest can be determined. However, the turnaround time for product delivery of standard VLBI sessions can take up to several weeks. Intensive VLBI sessions, or short Intensives, are one-hour sessions between 2 to 3 stations used for the rapid determination of UT1-UTC. Due to their much shorter turnaround time for product delivery, they enable us to monitor the Earths rotation phase regularly.
Ferndetektion von Felsstürzen in den Ostalpen
Kurzfassung
Immer öfter werden Felsstürze in den Ostalpen vom Österreichischen Erdbebendienst aufgezeichnet. Größere Felsstürze und Bergstürze können häufig über große Distanzen (> 100 km) registriert werden, da die heutigen Messgeräte wesentlich empfindlicher sind als jene vor 30 Jahren. Auch sind heute bedeutend mehr seismische Beobachtungsstationen im Einsatz. Basierend darauf nimmt die Anzahl der erfassten Felsstürze laufend zu. Inwieweit diese Zunahme auf den Anstieg der Jahresmitteltemperatur und dem Auftauen des Permafrostes in hochalpinen Lagen zurückzuführen ist, oder auf die Verdichtung des Beobachtungsmessnetzes, lässt sich derzeit noch nicht beantworten. Jedenfalls dient die sofortige Detektion von Felsstürzen der Sicherheit des alpinen Tourismus sowie der Unterstützung von Such- und Bergungsmaßnahmen.
Abstract
Instrumental recordings of landslides or rockfalls became abundant during the recent past. Massive rockfalls or mountain slides are now recorded across vast distances – that is 100‘s of km away from the source. Hence, the number of recordings has heavily increased – which is mainly related to the improved density of seismic stations in the Eastern Alps and their sensitivity. Whether or not this observed increase can be linked to the retreat of permafrost remains to be investigated. However, rapid detection of such incidents may assist in search- and rescue operations and safeguarding hiking trails.
Immer öfter werden Felsstürze in den Ostalpen vom Österreichischen Erdbebendienst aufgezeichnet. Größere Felsstürze und Bergstürze können häufig über große Distanzen (> 100 km) registriert werden, da die heutigen Messgeräte wesentlich empfindlicher sind als jene vor 30 Jahren. Auch sind heute bedeutend mehr seismische Beobachtungsstationen im Einsatz. Basierend darauf nimmt die Anzahl der erfassten Felsstürze laufend zu. Inwieweit diese Zunahme auf den Anstieg der Jahresmitteltemperatur und dem Auftauen des Permafrostes in hochalpinen Lagen zurückzuführen ist, oder auf die Verdichtung des Beobachtungsmessnetzes, lässt sich derzeit noch nicht beantworten. Jedenfalls dient die sofortige Detektion von Felsstürzen der Sicherheit des alpinen Tourismus sowie der Unterstützung von Such- und Bergungsmaßnahmen.
Abstract
Instrumental recordings of landslides or rockfalls became abundant during the recent past. Massive rockfalls or mountain slides are now recorded across vast distances – that is 100‘s of km away from the source. Hence, the number of recordings has heavily increased – which is mainly related to the improved density of seismic stations in the Eastern Alps and their sensitivity. Whether or not this observed increase can be linked to the retreat of permafrost remains to be investigated. However, rapid detection of such incidents may assist in search- and rescue operations and safeguarding hiking trails.
GGOS Contribution to Promote Geodesy and Increase its Visibility in Science and Society
Kurzfassung
GGOS ist das weltweite geodätische Beobachtungssystem der internationalen Vereinigung für Geodäsie (IAG). Die darin weltweit tätigen Geodäten stellen einen wesentlichen Beitrag zur Beobachtung und Überwachung des Systems Erde dar. Geodätische Beobachtungstechniken und Analyseinfrastrukturen, sowie daraus generierte hochwertige geodätische Produkte, bilden eine essentielle Grundlage für die Erforschung des Erdsystems und für verschiedenste Anwendungen. Ein wichtiges Ziel von GGOS ist es, die große Bedeutung der Geodäsie für Wissenschaft und Gesellschaft hervorzuheben und zum Verständnis und zur Lösung komplexer Probleme der globalen geodätischen Gemeinschaft beizutragen. In diesem Artikel werden die Errungenschaften von GGOS in den letzten Jahren, welche wesentlich zur Verbesserung der Sichtbarkeit der Geodäsie beigetragen haben, und die zukünftigen Pläne vorgestellt.
Abstract
The Global Geodetic Observing System (GGOS) of the International Association of Geodesy (IAG) is a collaborative contribution of the global geodesy community to the observation and monitoring of the Earth System. Geodetic observation techniques and analysis infrastructures, as well as high-quality geodetic products, provide the basis for advances in Earth and planetary system sciences and for various applications. One main objective of GGOS is to support activities and initiatives to communicate the value of Geodesy to science and society, as well as contribute to understand and solve complex issues facing the global geodetic community. This article describes the efforts GGOS has made in recent years and the plans for the future to raise awareness of the important value of Geodesy.
GGOS ist das weltweite geodätische Beobachtungssystem der internationalen Vereinigung für Geodäsie (IAG). Die darin weltweit tätigen Geodäten stellen einen wesentlichen Beitrag zur Beobachtung und Überwachung des Systems Erde dar. Geodätische Beobachtungstechniken und Analyseinfrastrukturen, sowie daraus generierte hochwertige geodätische Produkte, bilden eine essentielle Grundlage für die Erforschung des Erdsystems und für verschiedenste Anwendungen. Ein wichtiges Ziel von GGOS ist es, die große Bedeutung der Geodäsie für Wissenschaft und Gesellschaft hervorzuheben und zum Verständnis und zur Lösung komplexer Probleme der globalen geodätischen Gemeinschaft beizutragen. In diesem Artikel werden die Errungenschaften von GGOS in den letzten Jahren, welche wesentlich zur Verbesserung der Sichtbarkeit der Geodäsie beigetragen haben, und die zukünftigen Pläne vorgestellt.
Abstract
The Global Geodetic Observing System (GGOS) of the International Association of Geodesy (IAG) is a collaborative contribution of the global geodesy community to the observation and monitoring of the Earth System. Geodetic observation techniques and analysis infrastructures, as well as high-quality geodetic products, provide the basis for advances in Earth and planetary system sciences and for various applications. One main objective of GGOS is to support activities and initiatives to communicate the value of Geodesy to science and society, as well as contribute to understand and solve complex issues facing the global geodetic community. This article describes the efforts GGOS has made in recent years and the plans for the future to raise awareness of the important value of Geodesy.