Tömegváltozás meghatározása az Antarktiszon GRACE hónapos felbontású modellek alapján

1. Tömegváltozás meghatározása az Antarktiszon GRACE hónapos felbontású modellek alapján Földváry Lóránt MTA-BME Fizikai Geodézia és Geodinamikai Kutatócsoport

2. Bevezetés GRACE hónapos felbontású geopotenciális modelleket elterjedten használják azAntarktisz jégtakarójának időbeli változásainak vizsgálatára. A tapasztalatok alapján jelentősen eltérő eredményeket kapni ugyanazon mérésekből.

3. Bevezetés Alkalmazott GRACE modell: JPL, GFZ vagy CSR C2,0együtthatók: SLR-ből meghatározott értékkel javítható [Cheng és Tapley, 2004; Cheng és Ries, 2007] Alkalmazott GIA modell: IJ05[Ivins és James, 2005], ICE5G [Peltier, 2004], stb. „Sávosság”: Gauss-féle simítás[Jekeli, 1981], Langrange-féleszorzó-eljárás[Swenson és Wahr, 2002] Jelszivárgás: tömegáthelyeződésszárazföld ésóceánvagy a vizsgálatiterületek között csökkenthető egynem- izotróp Gauss-szűrővel. [e.g. Guo et al., 2009]

4. Jelen tanulmány Adat: UTCSR RL04 Időtartam: 2002.112 - 2009.139 GIA modell: IGE5G simítás: Gauss-féle simítás, r=500 km

5. Trend meghatározás A trend meghatározása a periódikus változásokkal egyszerre történik: Egy N intervallumraátlagolt adatsor amplitúdóját ezen a módon alulbecsüljük mértékben. Ez éves és féléves periódusok esetén 1% illetve 5% alulbecsülést jelent. Ez már számottevő, ezért ennek figyelembevétele javallott:

6. Eredmények trend éves féléves

7. Eredmények nagyságrendek: tömegváltozás: 35,20 kg/m2 lineáris trend: 15,05 kg/m2 éves: 16,21 kg/m2 féléves: 7,58 kg/m2 fennmaradó: 3,49 kg/m2

8. Eredmények Az eredmény nagymértékben függ a használtGIA modelltől. IJ05 [Ivins és James, 2005]ICE5G [Peltier, 2004]

9. Tárgyalás Az antarktiszi tömegváltozás trend az alábbi hatások összege - tömegveszteség a jégolvadás következtében - felszíni jégfolyamok - hófelhalmozódás - GIA (viszko-elasztikusreakció a korábbi tömegátrendeződésekre) - jelenkori GIA (elasztikus, valósidejű reakcióa jelenlegi tömegátrendeződésekre) - környező tömegátrendeződései (óceán, atmoszféra, hidrológiaa vizsgálati területen kívül) - atmoszférikus tömegek átrendeződései

10. Tárgyalás Ezek közül modellezhető jelenségekaz alábbiak - tömegveszteség a jégolvadás következtében - felszíni jégfolyamok - hófelhalmozódás - GIA (viszko-elasztikusreakció a korábbi tömegátrendeződésekre) - jelenkori GIA (elasztikus, valósidejű reakcióa jelenlegi tömegátrendeződésekre) - környező tömegátrendeződései (óceán, atmoszféra, hidrológiaa vizsgálati területen kívül) - atmoszférikus tömegek átrendeződései

11. Tárgyalás Ezek közül elhanyagolható nagyságrendű jelenségek - tömegveszteség a jégolvadás következtében - felszíni jégfolyamok - hófelhalmozódás - GIA (viszko-elasztikusreakció a korábbi tömegátrendeződésekre) - jelenkori GIA (elasztikus, valósidejű reakcióa jelenlegi tömegátrendeződésekre) - környező tömegátrendeződései (óceán, atmoszféra, hidrológiaa vizsgálati területen kívül) - atmoszférikus tömegek átrendeződései

12. Tárgyalás Így az észlelt trend főként az alábbi jelenségek eredménye: - tömegveszteség a jégolvadás következtében - felszíni és felszínalatti jégfolyamok - hófelhalmozódás - GIA (viszko-elasztikusreakció a korábbi tömegátrendeződésekre) - jelenkori GIA (elasztikus, valósidejű reakcióa jelenlegi tömegátrendeződésekre) - környező tömegátrendeződései (óceán, atmoszféra, hidrológiaa vizsgálati területen kívül) - atmoszférikus tömegek átrendeződései

13. Tárgyalás Így az észlelt trend főként az alábbi jelenségek eredménye: - tömegveszteség a jégolvadás következtében - felszíni jégfolyamok - hófelhalmozódás - GIA (viszko-elasztikusreakció a korábbi tömegátrendeződésekre) valamint hibahatások, úgy mint - GRACE mérési hibák, geopotenciális modellhibák - jelenkori GIA modellhibák - javítások (atmoszférikus tömegváltozások, óceáni árapály, merev földkéreg árapálya) - stb. Stabil trendek és szabályos hibák csökkenthetők valamilyen differenciális eljárással Így az észlelt trend főként az alábbi jelenségek eredménye: - tömegveszteség a jégolvadás következtében - felszíni jégfolyamok - hófelhalmozódás - GIA (viszko-elasztikusreakció a korábbi tömegátrendeződésekre) valamint hibahatások, úgy mint - GRACE mérési hibák, geopotenciális modellhibák - jelenkori GIA modellhibák - javítások (atmoszférikus tömegváltozások, óceáni árapály, merev földkéreg árapálya) - stb.

14. A tömegváltozás trendjének időbeni változása 2. Trendbecslés minden pontban mozgó ablak segítségével 1. A tömegváltozás trendjének becslése minden pontban

16. A tömegváltozás trendjének időbeni változása 2 éves ablak 3 éves ablak 4 éves ablak 5 éves ablak

17. A tömegváltozás trendjének időbeni változása

18. A tömegváltozás trendjének időbeni változása A trend időbeli változását minden pontban meghatározzuk. 2 éves ablak 3 éves ablak 4 éves ablak 5 éves ablak átlagszórás

19. A tömegváltozás trendjének időbeni változása Tapasztalat: minden pontban a trend értéke alig függ az ablakmérettől, annál inkább a szórása. Pl. a teszt pontban: 2 éves ablak: -12.78 ± 18.46 kg/m2/év 3 éves ablak: -13.29 ± 9.14 kg/m2/év 4 éves ablak: -14.25 ± 3.08 kg/m2/év 5 éves ablak: -13.79 ± 1.81 kg/m2/év Ebből következik, hogya trendbecslésnagyban függ a vizsgálati időszak időzítésétől és hosszától.

20. Trendváltozásbecslése Meghatároztuk a trend időbeli változását minden ablakmérettel, minden pontban. Ezt követően lineáris trendetillesztettünk az trendértékek idősorához. -> trendváltozás

21. Trendváltozásbecslése A trendváltozás konfidencia intervalluma (2 év):

22. Trendváltozásbecslése A trendváltozás konfidencia intervalluma (3év):

23. Trendváltozásbecslése A trendváltozás konfidencia intervalluma (4év):

24. Trendváltozásbecslése A trendváltozás konfidencia intervalluma (5év):

25. Trendváltozásbecslése A 95% konfidencia intervallummal meghatározott valamennyi szélsőérték helyzetet kielégítő átlagos trendváltozást találtunk.

26. A tömegváltozás trendjének időbeni változása területi átlag teszt pont

27. Átlagos trendbecslés 2 éves ablak: -6.48 ± 21.34 kg/m2/év 3 éves ablak: -8.09 ± 13.00 kg/m2/év 4 éves ablak: -8.56 ± 6.93 kg/m2/év 5 éves ablak: -8.32 ± 2.77 kg/m2/év a teljes időszakra:-6.31 kg/m2/év A trendbecslés éves változása 5 éves idősor esetén (± 2.77 kg/m2/év)jó egyezést mutat csapadék modellből számolt hasonló jellegű becsléssel [Wahr et al., 2000] (± 3 kg/m2/yr )

28. A tömegváltozás trendjének periodikus változásai Láthatóan a trendváltozás periodikus jelleget is mutat. Mintegy 3.8 éves 40 kg/m2 amplitúdójúváltozást találtunk. A jel tartalmaz hosszabb periódusú (pl. tízéves) változásokat is, azonban a felhasznált időtartam nem elégséges ezek meghatározására.

29. Összefoglalás A GIA modell választása alapvető szerepű a jégolvadás vizsgálatában. A trend időbeli változásának meghatározásával a GIA modell jelentette bizonytalanság és egyéb szabályos hibák is csökkenthetők. A jégtakaró olvadásának vizsgálata erősen függ a vizsgálati időtartam időzítésétől és hosszától. A tömegváltozásnak még az előjele is eltérő lehet, megadván ezzel a meglehetősen változékony eredmények egyik okát.

30. Összefoglalás Jellemzően gyorsuló tömegvesztést (vagy lassuló tömeggyarapodást) találtunk Antarktiszterületén, kivévekét területet, ezek a Queen Maud Land és a Ross Ice Shelf.

31. Összefoglalás Láthatóan a trendváltozás periodikus jelleget is mutat. Mintegy 3.8 éves 40 kg/m2 amplitúdójúváltozást találtunk. A jel tartalmaz hosszabb periódusú (pl. tízéves) változásokat is, azonban a felhasznált időtartam nem elégséges ezek meghatározására.

32. Összefoglalás A becsült trend értéke a teljes időszakra kevesebbre adódott, mint a mozgó ablakokkal kapott értékek. Egyelőre nem tudjuk ennek az okát. 2 év: -6.48 kg/m2/év 3 év: -8.09 kg/m2/év 4 év: -8.56 kg/m2/év 5 év: -8.32 kg/m2/év teljes időszak: -6.31 kg/m2/év

33. Összefoglalás A trendbecslés éves változása 5 éves idősor esetén (± 2.77 kg/m2/év)jó egyezést mutat csapadék modellből számolt hasonló jellegű becsléssel [Wahr et al., 2000] (± 3 kg/m2/yr )

34. Hivatkozások Cheng and Ries, 2007, JPL on-line GRACE technical note #05 Cheng and Tapley, 2004, JGR Guo et al., 2009, Geophys. J. Int. Ivins and James, 2005, Antarctic Science Jekeli, 1981, OSU Report Series No. 327 Peltier, 2004, Ann. Rev. Earth Planet Sci. Swenson and Wahr, 2002, JGR Wahr et al., 2000, JGR Yamamoto et al., 2008, Polar Science

35. Cheng and Ries, 2007, JPL on-line GRACE technical note #05 Cheng and Tapley, 2004, JGR Guo et al., 2009, Geophys. J. Int. Ivins and James, 2005, Antarctic Science Jekeli, 1981, OSU Report Series No. 327 Peltier, 2004, Ann. Rev. Earth Planet Sci. Swenson and Wahr, 2002, JGR Wahr et al., 2000, JGR Yamamoto et al., 2008, Polar Science Köszönöm a figyelmet!