Kosek Wiesław Centrum Badań Kosmicznych, PAN
16
Zmienna oscylacja roczna Zmienna oscylacja roczna atmosferyczno–oceanicznej funkcji atmosferyczno–oceanicznej funkcji pobudzenia źródłem pobudzania pobudzenia źródłem pobudzania oscylacji Chandlera we oscylacji Chandlera we współrzędnych bieguna ziemskiego współrzędnych bieguna ziemskiego Kosek Wiesław Centrum Badań Kosmicznych, PAN SEMINARIUM Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN oraz Sekcji Sieci Geodezyjnych Komitetu Geodezji PAN SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI 23-24 czerwiec 2005. Poznań
description
Zmienna oscylacja roczna atmosferyczno–oceanicznej funkcji pobudzenia źródłem pobudzania oscylacji Chandlera we współrzędnych bieguna ziemskiego. Kosek Wiesław Centrum Badań Kosmicznych, PAN. SEMINARIUM Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN oraz - PowerPoint PPT Presentation
Transcript of Kosek Wiesław Centrum Badań Kosmicznych, PAN
Zmienna oscylacja roczna atmosferyczno–Zmienna oscylacja roczna atmosferyczno–oceanicznej funkcji pobudzenia źródłem oceanicznej funkcji pobudzenia źródłem
pobudzania oscylacji Chandlera we pobudzania oscylacji Chandlera we współrzędnych bieguna ziemskiegowspółrzędnych bieguna ziemskiego
Kosek WiesławCentrum Badań Kosmicznych, PAN
SEMINARIUMKomisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
orazSekcji Sieci Geodezyjnych Komitetu Geodezji PAN
SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI23-24 czerwiec 2005. Poznań
Przyczyny pobudzania oscylacji Przyczyny pobudzania oscylacji ChandlerChandleraa
electromagnetic torques (Rochester and Smylie 1965; Lambeck 1989). earthquakes 1) (O’Connel and Dziewonski 1976; Mansinha et al. 1979).
2) (Souriau and Cazenave 1985, Gross 1986).
atmosphere (Ooe 1978), (Hameed and Currie 1989; Plag 1997), (Furuya et al.
1996; Aoyama and Naito 2001).
atmosphere + ocean (Wahr 1983), (Ponte et al. 1998; Celaya et al. 1999; Brzeziński i
Nastula 2002), (Gross 2000, Gross et al. 2003).
Przyczyny pobudzania oscylacji Chandlera Przyczyny pobudzania oscylacji Chandlera ( (cd.)cd.)
The reason is that whatever produces a slow fluctuation of the annual motion is precisely what is needed to maintain the free motion(Jeffreys 1972).
Jeffreys H. 1972, The variations of latitude, P. Melchior anf Yumi S. (eds.), Rotation of the Earth, pp. 39-42.
Dane Współrzędne x, y bieguna ziemskiego - IERS EOPC04 (1962.0–2005.4) - IERS EOPC01 (1846.0-2002.0),
http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/ Geodezyjna funkcja pobudzenia ψ wyznaczona z
EOPC04. Składowe równikowe momentu pędu atmosfery χAAM
w latach 1948.0-2005.4 (NCEP/NCAR). http://ftp.aer.com/pub/collaborations/sba/
Składowe równikowe oceanicznego momentu pędu χOAM od stycznia 1980 do marca 2002. http://euler.jpl.nasa.gov/sbo/sbo_data.html
Współrzędne bieguna ziemskiego
EOPC01 EOPC041962
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000-0.4-0.20.00.20.4arcsec
X
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
-0.20.00.20.4arcsec
y
2005.4
1
2
AAM2
AAM1
33000 36000 39000 42000 45000 48000 51000M JD
-1000
100200300400500mas
OAM (m ass+m otion)
OAM2
OAM1
1980
1962
1948
4.2005
2.2002
33000 36000 39000 42000 45000 48000 51000 54000-500-400-300-200-100
0100
m as
4.2005
33000 36000 39000 42000 45000 48000 51000 54000-200-100
0100200300400
m as
THE MORLET WAVELET TIME-FREQUENCY SPECTRA THE MORLET WAVELET TIME-FREQUENCY SPECTRA AND AND COHERENCECOHERENCE
dibatxaabX )exp()(2
1,ˆ 21
The Wavelet transform coefficients
The CFT of the Morlet wavelet
22
2222
exp4
2exp
2
2exp)(
– parameter which controls the decay of the Morlet wavelet (it’s variation enables changing the adaptive window width).
cross-covariance
abCabC
abCab
yyxx
xy
xy
,,
,),(ˆ
abX ,ˆ
spectrum phase coherence
)],(ˆ[
)],(ˆ[),(ˆ
abXRe
abXImatanab
,1,...,2,1,),(),(ˆ12
1),(
MnMMbforakbYakbXM
abCM
Mkxy
Czasowo-częstotliwościowa koherencja pomiędzy geodezyjną i atmosferyczną oraz geodezyjną i sumą atmosferyczno-oceanicznej funkcji pobudzenia.
100
200
300
400
500
600
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000-600
-500
-400
-300
-200
-100
p
erio
d (
day
s)
100
200
300
400
500
600
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000years
-600
-500
-400
-300
-200
-100
p
erio
d (
day
s)geod, atm
geod, atm + oceangeod, atm
Moduł transformaty falkowej Morleta oraz zmiany amplitudy oscylacji Chandlera i zmiany amplitudy oscylacji Chandlera i rocznej wyznaczona metodą LS w 4-letnich przedziałach czasowychrocznej wyznaczona metodą LS w 4-letnich przedziałach czasowych
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 20000.0
0.1
0.2
0.3arcsec
C h
x An
y An
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
years
100
200
300
400
500
600
perio
d (d
ays)
M orlet wavelet (s=4)
2.0E+005
4.0E+005
6.0E+005
8.0E+005
1.0E+006
Zmiany fazy oscylacji Chandlera i rocznej wyznaczone metodą LS w 4-letnich Zmiany fazy oscylacji Chandlera i rocznej wyznaczone metodą LS w 4-letnich przedziałach czasowych oraz metodą transformaty falkowej Morletaprzedziałach czasowych oraz metodą transformaty falkowej Morleta
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
-150
-120
-90
-60
-30
0
30
60
90
120
150o
Chandler W TL S
L S
W T
Annual
Okres zdudnienia oscylacji Chandlera i rocznej
consttTT
t
T
t
meanmean
t
)(
22)(
)(
1
)(
1
)(
1
tTTtTTtT ChChAnAnbeat
yearsTdaysTdaysT beatChAn 31,6,0.434,2422.365
Okres zdudnienia wyznaczony z faz oscylacji rocznej i Chandlera
1977 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004
340360380400420440
per
iod
(d
ays) Chandler
Annualxy
periods
160180200 Annual x
y
-200
20 Chandlerphaseso
1977 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004years
4
6
8
10
year
s
54
6
beat period
Okres zdudnienia oscylacji rocznej i Chandlera. Pochodna amplitudy oscylacji Chandlera. Faza oscylacji rocznej w AAM+OAM
1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004
-0.08-0.040.000.040.08
Chandler am plitude changem as/day
1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 20044
6
8
10
year
s
54
6
beat period
0.65
Corr. Coeff.1984-2000
-0.59
1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004140160180200220 phase annual (AAM+OAM)o
645
Zmniejszenie się fazy oscylacji rocznej w AAM+OAM
Zmniejszenie się fazy oscylacji rocznej w x, y
Wzrost okresu oscylacji rocznej w x, y
Wzrost okresu zdudnienia oscylacji rocznej i Chandlera
Wzrost amplitudy oscylacji Chandlera
Mechanizm pobudzania oscylacji Chandlera
WNIOSKIWNIOSKIAmplituda oscylacji Chandlera rośnie wraz ze
wzrostem okresu zdudnienia oscylacji rocznej i Chandlera, a także wraz ze zmniejszaniem się fazy oscylacji rocznej w łącznej atmosferyczno-oceanicznej funkcji pobudzenia oraz fazy oscylacji rocznej we współrzędnych bieguna ziemskiego.
Okres zdudnienia rośnie gdy wzrasta okres oscylacji rocznej i zbliża się do okresu oscylacji Chandlera. Następuje wówczas większy przepływ energii od oscylacji rocznej do Chandlera co jest głównym powodem pobudzania oscylacji Chandlera.
PodziękowaniaPodziękowania
Prof. A. Brzezińskiemu za liczne dyskusje dotyczące aspektów pobudzania oscylacji w ruchu obrotowym Ziemi.
Dr. W. Popińskiemu za pomoc w opracowywaniu programów obliczeniowych.
