Γεωδαιτική Και Γεωφυσική Προσέγγιση Του Πεδίου Βαρύτητας Της Γης Και Εφαρμογές Στον Ελληνικό Χώρο

Abstract

Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται στη μελέτη του πεδίου βαρύτητας της Γης από γεωδαιτική και γεωφυσική άποψη και επιχειρεί να δώσει απαντήσεις σε ορισμένα σχετικά προβλήματα μέσω αριθμητικών εφαρμογών στην ευρύτερη περιοχή του ελληνικού χώρου. Η διατριβή έχει τρεις στόχους. Ο πρώτος στόχος είναι η δημιουργία μιας νέας, ενημερωμένης βάσης δεδομένων βαρύτητας, η οποία να καλύπτει την ευρύτερη περιοχή μελέτης, να εμπεριέχει δεδομένα από τις σύγχρονες δορυφορικές αποστολές αλτιμετρίας και βαρύτητας και να χαρακτηρίζεται από υψηλή ακρίβεια και χωρική ανάλυση. Η ανάγκη για τη δημιουργία αυτής της βάσης πηγάζει από το γεγονός πως οι διαθέσιμες έως σήμερα βάσεις για τον ελληνικό χώρο είτε καλύπτουν μέρος αυτού είτε δεν έχουν ενημερωθεί με πρόσφατα στοιχεία. Για τον σκοπό αυτό συγκεντρώθηκαν όλα τα διαθέσιμα δεδομένα βαρύτητας και αναπτύχθηκε σε ένα πρώτο στάδιο κατάλληλη μεθοδολογία και λογισμικό για την ομογενοποίηση, τον έλεγχο και την αξιολόγησή τους. Σε ένα δεύτερο στάδιο δημιουργήθηκε μια νέα βάση δεδομένων βαρύτητας για την Ελλάδα και την ευρύτερη περιοχή, τόσο σε επίπεδο σημειακών τιμών όσο και σε γεωγραφικό πλέγμα, η οποία και αποτελεί τη βάση για την επίτευξη των δύο επόμενων στόχων της παρούσας μελέτης. Δεύτερος στόχος της διατριβής είναι η γεωδαιτική προσέγγιση του πεδίου βαρύτητας μέσω του υπολογισμού της ισοδυναμικής επιφάνειας του γεωειδούς. Ο υπολογισμός ενός υψηλής και ενιαίας ακρίβειας και διακριτικής ικανότητας μοντέλου γεωειδούς για τον ελληνικό χώρο, καλύπτει ευρύ φάσμα εφαρμογών του συνόλου των γεωεπιστημών. Πρωτεύοντα ρόλο μεταξύ των εφαρμογών αυτών έχει η αξιοποίηση των απόλυτων ή σχετικών υψομέτρων του γεωειδούς σε εφαρμογές χωροστάθμησης με GPS/GNSS, ο καθορισμός επιφάνειας αναφοράς βαθών στη θάλασσα για εφαρμογές ωκεανογραφίας, ο εντοπισμός ανωμαλιών της λιθόσφαιρας μέσω των συσχετίσεων με διάφορα άλλα δυναμικά πεδία, κ.λπ. Στην παρούσα μελέτη υπολογίζεται μια νέα λύση για το γεωειδές στον ελληνικό χώρο, η οποία είναι η πιο πρόσφατη και ακριβέστερη περιφερειακή λύση έως και το χρόνο συγγραφής της. Στο πλαίσιο αυτό διερευνώνται οι δυνατότητες φασματικών και στοχαστικών μεθοδολογιών για βέλτιστους συνδυασμούς των ετερογενών δεδομένων και των σφαλμάτων τους. Τρίτο στόχο της διατριβής αποτελεί η γεωφυσική προσέγγιση του πεδίου βαρύτητας της Γης, όπου μελετάται ο ανώτερος φλοιός της Γης στον ελληνικό χώρο. Για πρώτη φορά υπολογίστηκε με ενιαίο τρόπο το πάχος του φλοιού της Γης για ολόκληρη την περιοχή μελέτης, τόσο στη θάλασσα όσο και στην ξηρά, από αντιστροφή δεδομένων βαρύτητας, που προέρχονται από τη νέα βάση δεδομένων βαρύτητας. Επίσης για πρώτη φορά εντοπίστηκαν γεωτεκτονικά χαρακτηριστικά μέσω του νέου μοντέλου βαρύτητας για την περιοχή μελέτης, που οφείλονται κατά κύριο λόγο στην υψηλή ανάλυση της νέας βάσης και εκτιμάται ότι θα αποτελέσουν ένα αξιόλογο υπόβαθρο για μελλοντικές γεωφυσικές και γεωδαιτικές μελέτες στη χώρα μας. Στο πλαίσιο του ίδιου στόχου μελετήθηκε η συσχέτιση δυναμικών πεδίων που προσδιορίστηκαν και πυκνοτήτων των στρωμάτων της ανώτερης λιθόσφαιρας μέσω του νέου μοντέλου γεωειδούς. Το σύνολο των ανωτέρω εφαρμογών βοηθούν στην πληρέστερη κατανόηση των συσχετίσεων που υπάρχουν μεταξύ των διαφορετικών δομών στο εσωτερικό της Γης και των δυναμικών μεγεθών που σχετίζονται με το μετρούμενο πεδίο βαρύτητας.