Die Untersuchung zeitlicher Variationen des Schwerefelds der Erde hat sich als eines der Hauptthemen der Klimaforschung erwiesen und liefert wesentliche Einblicke in das dynamische System der Erde. Das Gravity Recovery And Climate Experiment (GRACE) und seine Folgemission (GRACE-FO) liefern eine beispiellose Bilanz der globalen Massenvariationen und tragen damit wesentlich zum Verständnis natürlicher Prozesse in der Hydrologie, Ozeanographie, Glaziologie und anderen Bereichen der Geophysik bei. Die in dieser Dissertation vorgestellte Forschung trägt zu den laufenden Bemühungen der geodätischen Gemeinschaft bei, die Genauigkeit von zeitlichen Schwerefeldmodellen zu verbessern, die von GRACE und GRACE-FO abgeleitet sind. Die Ergebnisse dieser Forschung fließen in die Verarbeitungskette von ITSG-Grace2018, die an der TU Graz berechnet wurde ein.
Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, die Qualität der monatlichen Schwerefeldlösungen zu verbessern, indem die in der Verarbeitungskette verbleibenen Fehler identifiziert und alternative Ansätze, welche die Eigenschaften dieser Fehler vollständig berücksichtigen, untersucht werden. Zu diesem Zweck konzentriert sich die durchgeführte Forschung auf drei Hauptthemen: Post-Fit-Range-Rate Residualanalyse zur Identifizierung verbleibender instrumenteller Fehlerquellen, Modellierung identifizierter systematischer Fehler und Verbesserung der Einzelbeschleunigungsmesser-Methodik.
Die Analyse von Post-Fit-Residuen zeigt die Nützlichkeit der Anwendung einer Wavelet-Transformation, um die nicht modellierten Instrumentenfehler zu identifizieren. Um diese Fehler aus den Beobachtungen zu reduzieren, wird ein parametrisches Modell entwickelt und innerhalb der Schwerefeldprozessierung implementiert. Das in dieser Arbeit erstellte vorgeschlagene parametrische Modell mildert die Auswirkungen dieser Fehler auf die Beobachtungen und verbessert die Schätzungen der Schwerefeldparameter.
Der letzte Abschnitt behandelt die verminderte Leistungsfähigkeit eines Beschleunigungssensors bei GRACE-FO und das dadurch in der Schwerefeldbestimmung notwendige Ersetzen der Messungen durch synthetisierte Daten. Dabei wird ein neuartiger Ansatz zur Wiederherstellung der Daten durch die Verwendung von nicht-gravitativen Kräftemodellen vorgeschlagen. Dies ermöglicht die Berechnung alternative Beschleunigungsdaten, das die Gesamtgenauigkeit der Gravitationsfelder erheblich
verbessert.
Insgesamt unterstreicht diese Forschung die Bemühungen, verbleibende instrumentelle Fehler in der GRACE- und GRACE-FO-Verarbeitung zu erkennen und zu beheben. Die Ergebnisse dieser Studie tragen nicht nur dazu bei, die aktuellen Schwerefeldlösungen zu verbessern, sondern liefern auch eine Grundlage, die für zukünftige Schwerefeldmissionen sehr wertvoll ist.
