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Analyse hydrographischer Schnitte mit Satellitenaltimetrie

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Losch, M. (2001): Analyse hydrographischer Schnitte mit Satellitenaltimetrie , PhD thesis, Universitaet Bremen.
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Die Rekonstruktion des Stroemungsfeldes im Ozean aus in situDaten ist eine der aeltesten Aufgaben der modernen Ozeanographie. Indieser Arbeit wird ein stationaeres, nichtlineares Modell entwickeltund vorgestellt, das die geostrophische Stroemung entlang eineshydrographischen Schnittes aus hydrographischen Daten schaetzt. DasModell wird erweitert, um diese Schaetzungen durch Messungen derabsoluten Oberflaechenauslenkung durch Satellitenaltimetrie zuverbessern. Dabei kommen Methoden der Variationsrechnung zum Einsatz,insbesondere die adjungierte Methode.Die absolute Oberflaechenauslenkung muss relativ zu einerAequipotentialflaeche, dem Geoid, angegeben werden. Verglichen mit derQualitaet ozeanographischer Messungen sind die Schaetzungen des Geoidsungenau und von geringer Aufloesung. Dadurch ist der Einsatz derOberflaechenauslenkungsdaten auf Anwendungen beschraenkt, diegrossraeumige Phaenomene der Ozeanzirkulation beschreiben. NeueSatellitenmissionen, die zu genauen, hoch aufloesenden Geoidmodellenfuehren werden, sind jedoch in Planung und Vorbereitung. In dieserArbeit wird eine Methode vorgestellt, die die Behandlung derOberflaechenauslenkungsdaten unter genauer Beruecksichtigung ihrerFehlerkovarianz ermoeglicht.Ein erster Test des Modell in einem Szenarium mit einem kleinenDatensatz demonstriert einige der Modelleigenschaften. Man muss dermathematischen Unterbestimmung des Modell begegnen, indem mangenuegend a priori Informationen ueber den Zustand des Ozeanseinfuehrt. Diese unabhaengigen Informationen koennten einemhydrographischen Atlas entstammen.Zwillingsexperimente mit einen synthetischen Datensatz der FLAMEGruppe zeigen, wie wichtig verbesserte Geoidmodelle sind, wenn man dasGeschwindigkeitsfeld entlang eines hydrographischen Schnittes schaetzenmoechte. Wenn die Oberflaechenauslenkungsdaten nach Massgabe derFehlerabschaetzung fuer die zukuenftigen Geoidmodelle GRACE und GOCEberuecksichtigt werden, dann koennen Volumen- und Temperaturtransporteum bis zu 55% genauer geschaetzt werden als ohneOberflaechenauslenkungsdaten. Mit den Fehlerschaetzungen des momentanbesten Geoidmodells EGM96 sind nur Verbesserungen bis 18% moeglich.Das inverse Modell schaetzt Nettovolumentransporte durch einenwichtigen Schnitte ueber den Antarktische Zirkumpolarstrom von145-166 Sv. Diese Werte stimmen mit denen anderer Autoren ueberein.Die Fehlerschaetzungen belaufen sich auf 13 Sv ohne bis 11 Sv mitDaten der Oberflaechenauslenkung. Diese Daten sind auf das EGM96Geoidmodell bezogen und gemaess seiner Fehlerkovarianz gewichtet. DieDaten der Oberflaechenauslenkung und eine Schaetzung durch das inverseModell weichen voneinander um mehr als die Fehlerschaetzungen ab.

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