gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»RVGALYgyroscopy-68Research ArticleСтатьиИспользование данных морских гравиметрических съемок для коррекции спутниковых моделей гравитационного поля земли в Мировом океанеUse of Marine Gravimetric Survey Data for Correcting the Satellite Models of the Global Gravity Field in the World OceanМихайловП. С.MikhailovP. S.

Павел Сергеевич Михайлов, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

Москва; Владимир

Moscow; Vladimir

ФГБУН «Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН; ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»РоссияSchmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences; Vladimir State University Named after Alexander and Nikolay StoletovRussian Federation2023190520253136677Copyright © Михайлов П.С., 20252025Михайлов П.С.Mikhailov P.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/68

   В статье исследуются возможности использования данных высокоточных морских гравиметрических съемок для коррекции глобальных моделей гравитационного поля Земли в Мировом океане. Точность современных моделей на акваториях в региональном масштабе достигается благодаря методу спутниковой альтиметрии и зависит от характеристик гравитационного поля. На градиентных структурах поля амплитуды реальных аномалий в моделях подавлены, поэтому для более эффективного применения моделей необходимо восстановить в них высокие частоты. На абиссальных структурах их основной погрешностью является высокочастотный шум. Описываются приемы коррекции полученных от моделей данных, которые позволяют повысить точность на достаточно больших площадях с привлечением ограниченного количества морских гравиметрических измерений. Приводятся также оценки результатов практического применения новой глобальной альтиметрической модели гравитационного поля Земли Sandwell and Smith v.32 в различных акваториях Мирового океана.

   The article studies the possibilities of using the high-precision marine gravimetric survey data to correct the global models of the Earth’s gravity field in the World Ocean. The accuracy of modern models in water areas on a regional scale is determined by the capabilities of the satellite altimetry method and depends on the gravity field characteristics. On the gradient structures of the field, the amplitudes of real anomalies are suppressed in the models; therefore, for the models to be used more efficiently, it is necessary to restore high frequencies of anomalies in these models. On the abyssal structures, the main error in models is high-frequency noise. This paper describes the techniques for correcting the data obtained from these models, which makes it possible to increase the accuracy over fairly large areas, using a limited number of marine gravimetric measurements. The paper also provides the practical assessments of the new global altimetry model of the Earth’s gravity field Sandwell and Smith v32 in various regions of the World Ocean.

морская гравиметрияглобальные модели гравитационного поляспутниковая альтиметрияМировой океанmarine gravimetryglobal gravity field modelssatellite altimetrythe World OceanРабота выполнена при финансовой поддержке РНФ в рамках гранта 22-17-20035The work was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation under grant 22-17-20035ReferencesSandwell, D.T., Advanced Geodynamics: The Fourier Transform Method, Cambridge: Cam-bridge University Press, 2022, 284 p., doi: 10.1017/9781009024822.Sandwell, D.T., Advanced Geodynamics: The Fourier Transform Method, Cambridge: Cam-bridge University Press, 2022, 284 p., doi: 10.1017/9781009024822.Barthelmes, F., Global Models. Encyclopedia of Geodesy, edited by Grafarend, E., Springer International Publishing, 2014, 1–9, doi: 10.1007/978-3-319-02370-0_43-1.Barthelmes, F., Global Models. Encyclopedia of Geodesy, edited by Grafarend, E., Springer International Publishing, 2014, 1–9, doi: 10.1007/978-3-319-02370-0_43-1.Andersen, O.B., Marine Gravity and Geoid from Satellite Altimetry. Geoid Determination – Theory and Methods, Lecture Notes in Earth Science, 2013, vol. 110, pp. 401–451.Andersen, O.B., Marine Gravity and Geoid from Satellite Altimetry. Geoid Determination – Theory and Methods, Lecture Notes in Earth Science, 2013, vol. 110, pp. 401–451.Бехтерев С.В., Дробышев М.Н., Железняк Л.К., Конешов В.Н., Михайлов П.С., Соловьев В.Н. Погрешности моделей гравитационного поля Земли в зависимости от морфологии рельефа дна океана // Физика Земли. 2019. №5. С. 118–122. DOI: 10.31857/S0002-333720195118-122.Бехтерев С.В., Дробышев М.Н., Железняк Л.К., Конешов В.Н., Михайлов П.С., Соловьев В.Н. Погрешности моделей гравитационного поля Земли в зависимости от морфологии рельефа дна океана // Физика Земли. 2019. №5. С. 118–122. DOI: 10.31857/S0002-333720195118-122.Конешов В.Н., Дробышев Н.В., Железняк Л.К., Клевцов В.В., Соловьев В.Н. Методы и проблемы изучения гравитационного поля Мирового океана // Геофизические исследования. 2006. № 5. С. 32–54.Конешов В.Н., Дробышев Н.В., Железняк Л.К., Клевцов В.В., Соловьев В.Н. Методы и проблемы изучения гравитационного поля Мирового океана // Геофизические исследования. 2006. № 5. С. 32–54.Железняк Л.К., Конешов В.Н., Михайлов П.С., Соловьев В.Н. Использование модели гравитационного поля Земли при измерениях силы тяжести на море // Физика Земли. 2015. № 4. С. 103–110. DOI: 10.7868/S0002333715040134.Железняк Л.К., Конешов В.Н., Михайлов П.С., Соловьев В.Н. Использование модели гравитационного поля Земли при измерениях силы тяжести на море // Физика Земли. 2015. № 4. С. 103–110. DOI: 10.7868/S0002333715040134.Li, J., Sideris, M.G., Marine gravity and geoid determination by optimal combination of satellite altimetry and shipborne gravimetry data, Journal of Geodesy, 1997, vol. 71, no.4, pp. 209–216, doi: 10.1007/s001900050088.Li, J., Sideris, M.G., Marine gravity and geoid determination by optimal combination of satellite altimetry and shipborne gravimetry data, Journal of Geodesy, 1997, vol. 71, no.4, pp. 209–216, doi: 10.1007/s001900050088.Tziavos, I.N., Forsberg, R., Siders, M.G., Marine gravity field recovery by combining satellite altimetry and shipborne gravimetry, Boll. Geof. Teor. Appl., 1999, vol. 40, no. 3–4, pp. 219–226.Tziavos, I.N., Forsberg, R., Siders, M.G., Marine gravity field recovery by combining satellite altimetry and shipborne gravimetry, Boll. Geof. Teor. Appl., 1999, vol. 40, no. 3–4, pp. 219–226.Vergos, G.S., Grebenitcharsky, R.S., Sideris, M.G., Combination of Multi-Satellite Altimetry and Shipborne Gravity Data for Geoid Determination in a Coastal Region of Eastern Canada, International Service for the Geoid (IGeS), Bulletin no. 12, 2002, pp. 3–17.Vergos, G.S., Grebenitcharsky, R.S., Sideris, M.G., Combination of Multi-Satellite Altimetry and Shipborne Gravity Data for Geoid Determination in a Coastal Region of Eastern Canada, International Service for the Geoid (IGeS), Bulletin no. 12, 2002, pp. 3–17.Wan, X., Hao, R., Jia, Y., Wu, X., Wang, Y., Feng, L., Global marine gravity anomalies from multi-satellite altimeter data, Earth, Planets and Space, 2022, vol. 74, 165, doi: 10.1186/s40623-022-01720-4.Wan, X., Hao, R., Jia, Y., Wu, X., Wang, Y., Feng, L., Global marine gravity anomalies from multi-satellite altimeter data, Earth, Planets and Space, 2022, vol. 74, 165, doi: 10.1186/s40623-022-01720-4.Kamto, P.G., Yap, L., Nguiya, S., Kande, L.H., Kamguia, J., Evaluation of latest marine gravity field models derived from satellite altimetry over the Gulf of Guinea (Central Africa) with shipborne gravity data, Stud. Geophys. Geod., 2022, vol. 66, pp. 23–37, doi: 10.1007/s11200-021-0157-y.Kamto, P.G., Yap, L., Nguiya, S., Kande, L.H., Kamguia, J., Evaluation of latest marine gravity field models derived from satellite altimetry over the Gulf of Guinea (Central Africa) with shipborne gravity data, Stud. Geophys. Geod., 2022, vol. 66, pp. 23–37, doi: 10.1007/s11200-021-0157-y.Михайлов П.С., Конешов В.Н., Соловьев В.Н., Железняк Л.К. Новые результаты оценок современных глобальных ультравысокостепенных моделей гравитационного поля в Мировом океане // Гироскопия и навигация. 2022. Том 30. №4. С. 36–53. DOI: 10.17285/0869-7035.00102.Михайлов П.С., Конешов В.Н., Соловьев В.Н., Железняк Л.К. Новые результаты оценок современных глобальных ультравысокостепенных моделей гравитационного поля в Мировом океане // Гироскопия и навигация. 2022. Том 30. №4. С. 36–53. DOI: 10.17285/0869-7035.00102.Евстифеев М.И., Краснов А.А., Соколов А.В., Старосельцева И.М., Элинсон Л.С., Железняк Л.К., Конешов В.Н. Гравиметрический датчик нового поколения // Измерительная техника. 2014. № 9. С. 12–15.Евстифеев М.И., Краснов А.А., Соколов А.В., Старосельцева И.М., Элинсон Л.С., Железняк Л.К., Конешов В.Н. Гравиметрический датчик нового поколения // Измерительная техника. 2014. № 9. С. 12–15.Соколов А.В., Краснов А.А. Современный комплекс программно-математического обеспечения мобильного гравиметра «Чекан-АМ» // Гироскопия и навигация. 2015. № 2 (89). С. 118–131. DOI: 10.17285/0869-7035.2015.23.2.117-130.Соколов А.В., Краснов А.А. Современный комплекс программно-математического обеспечения мобильного гравиметра «Чекан-АМ» // Гироскопия и навигация. 2015. № 2 (89). С. 118–131. DOI: 10.17285/0869-7035.2015.23.2.117-130.Sandwell, D.T., Harper, H., Tozer, B., Smith, W.H.F., Gravity field recovery from geodetic altimeter missions, Advances in Space Reaserch, 2021, vol. 68, issue 2, pp.1059–1072, doi: 10.1126/science.1258213.Sandwell, D.T., Harper, H., Tozer, B., Smith, W.H.F., Gravity field recovery from geodetic altimeter missions, Advances in Space Reaserch, 2021, vol. 68, issue 2, pp.1059–1072, doi: 10.1126/science.1258213.Yao Yu, Sandwell, D.T., Gille, S.T., Villas Boas, A.B., Assessment of ICESat-2 for the recovery of ocean topography, Geophysical Journal International, 2021, vol. 226, issue 1, pp. 456–467, doi: 10.1016/j.asr.2019.09.011.Yao Yu, Sandwell, D.T., Gille, S.T., Villas Boas, A.B., Assessment of ICESat-2 for the recovery of ocean topography, Geophysical Journal International, 2021, vol. 226, issue 1, pp. 456–467, doi: 10.1016/j.asr.2019.09.011.Balmino, G., Vales, N., Bonvalot, S., Briais, A., Spherical harmonic modelling to ultra-high degree of Bouguer and isostatic anomalies, Journal of Geodesy, 2012, no 86, pp. 499–520.Balmino, G., Vales, N., Bonvalot, S., Briais, A., Spherical harmonic modelling to ultra-high degree of Bouguer and isostatic anomalies, Journal of Geodesy, 2012, no 86, pp. 499–520.Рыжова Д.А., Коснырева М.В., Дубинин Е.П., Булычев А.А. Геолого-геофизическое строение тектоносферы Мозамбикского и Мадагаскарского хребтов // Геофизические исследования. 2021. Т. 22. № 3. С. 53–69. DOI: 10.21455/gr2021.3-4.Рыжова Д.А., Коснырева М.В., Дубинин Е.П., Булычев А.А. Геолого-геофизическое строение тектоносферы Мозамбикского и Мадагаскарского хребтов // Геофизические исследования. 2021. Т. 22. № 3. С. 53–69. DOI: 10.21455/gr2021.3-4.Sandwell, D.T., Müller, R.D., Smith, W.H.F., Garcia, E., Francis, R., New global marine gravity from CryoSat-2 and Jason-1 reveals buried tectonic structure, Science, 2014, vol. 346, no. 6205, pp. 65–67, doi: 10.1126/science.1258213.Sandwell, D.T., Müller, R.D., Smith, W.H.F., Garcia, E., Francis, R., New global marine gravity from CryoSat-2 and Jason-1 reveals buried tectonic structure, Science, 2014, vol. 346, no. 6205, pp. 65–67, doi: 10.1126/science.1258213.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.