www.sron.nl/o-reinier-rummel

Reiner Rummel (1945): Wegbereider van het geofysisch onderzoek vanuit de ruimte   

b_180_0_3355443_00_images_stories_sron_50jaar_dashback50.jpg
Onderscheid
Belangrijkste bijdragen
Opmerkelijk
Links
 

Onderscheid

Prof. dr. ing. R.F. (Reiner) Rummel is opgeleid aan de Technische Hogeschool in München en promoveert in 1974 aan de Technische Universiteit van Darmstadt (Duitsland). Hij is thans emeritus hoogleraar in de sterrenkundige en fysische geodesie en geografie aan de Technische Universiteit van München. Van 1980 tot 1993 is hij tevens hoogleraar geodesie aan de Technische Universiteit van Delft. Reiner Rummel is een van de bedenkers van de GOCE-missie van ESA en Principal Investigator voor het High Level Processing Facility (HPF) van deze missie. Sinds 1989 is hij lid van de Koninklijke Nederlandse Academie van Wetenschappen (KNAW).

Geodesie is oorspronkelijk het vakgebied dat zich bezighoudt met de vorm en de afmetingen van planeet aarde. Dat gaat al terug tot 1879 toen in Nederland de Rijkscommissie voor Graadmeting en Waterpassing werd opgericht, met onder andere als doelstelling om de ligging en hoogte van een groot aantal punten van het aardoppervlak te bepalen. De onderlinge ligging is een kwestie van meetkunde, de absolute ligging vereist sterrenkundige waarnemingen en de hoogte kan worden bepaald met natuurkundige waarnemingen. Op waterpasmetingen en zwaartekrachtsmetingen is onder andere de Nationale Hoogtekaart gebaseerd. De aardse metingen zijn veelal beperkt tot de continenten en hebben beperkingen in nauwkeurigheid. Satellietmetingen vullen deze ‘missing link’ op. En de resultaten hebben veel meer toepassingsmogelijkheden, zoals in de klimatologie.

De baan van een satelliet kun je bepalen door nauwkeurige positiemetingen uit te voeren. In het begin van het ruimteonderzoek worden dan ook geodetische satellieten gelanceerd die feitelijk bestaan uit reflectors voor lasermetingen vanaf grondstations. Maar de resultaten zijn bij lange na niet goed genoeg om kleine verschillen in het zwaartekrachtsveld vast te leggen. Moderne satellieten werken volgens andere principes en maken gedetailleerde zwaartekrachtsstudies wel mogelijk.
   omhoogomlaag

Belangrijkste bijdragen

Reiner Rummel is van meet af aan betrokken bij het fundamenteel onderzoek op het gebied van geodesie. Hij is de drijvende kracht achter de ontwikkeling van dit vakgebied, ook in Nederland, en geldt als een van de initiatiefnemers van de GOCE-missie. De missie krijgt vorm ten tijde van zijn hoogleraarschap ruimtegeodesie in Delft, en daarmee heeft deze missie in feite ook Nederlandse wortels. De eerste plannen ontstaan 25 jaar vóór de uiteindelijke lancering. In de jaren tachtig stelt Rummels groep een plan op en dient een missievoorstel in bij ESA. Dit plan, onder de naam Aristoteles, haalt en niet. Vasthoudendheid, en het feit dat onderzoek naar het aardse klimaat steeds belangrijker wordt in de politiek-maatschappelijke context, leiden er toe dat ESA in de jaren 90 het groene licht geeft voor een gewijzigde missie, die uiteindelijk de naam GOCE krijgt. SRON is betrokken bij de GOCE-missie voor de ijking en verwerking van gegevens.

GOCE betekent Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer. Het idee achter deze missie is al zo oud als het ruimteonderzoek zelf. Door heel nauwkeurig te kijken naar de beweging van een satelliet in zijn baan om de aarde kun je variaties in de sterkte van de zwaartekracht van onze planeet afleiden. Zulke variaties ontstaan bijvoorbeeld doordat de massa in de planeetbol niet gelijkmatig is verdeeld. Precieze kennis van het zwaartekrachtveld is onder andere van belang om de oceaancirculatie te begrijpen, immers, oceaanstromingen staan onder invloed van zwaartekrachtsverschillen. En de oceaancirculatie is op zijn beurt weer een belangrijk onderdeel van klimaatmodellen.

GOCE maakt deel uit van het strategisch aardobservatieprogramma van ESA, getiteld Living Planet. Het is de eerste in een reeks Earth Explorer missies. In deze reeks zijn er drie hoeksteenmissies; naast GOCE zijn dat ADM-Aeolus (verticale luchtbewegingen in de atmosfeer, gepland voor 2012) en EarthCARE (balans van inkomende en uitgaande straling, gepland voor 2015). Kleinere missies in het programma richten zich op de ijsbedekking, vocht in de atmosfeer en het aardmagnetisch veld.

   omhoogomlaag

Opmerkelijk

De heilige graal in de geodesie is het bepalen van de zogeheten geoïde. Dit is de vorm van de aarde als die geheel zou zijn bedekt met een onbeweeglijke laag water, dus zonder invloed van eb en vloed, wind, temperatuurverschillen en andere factoren die stromingen veroorzaken. Als de massa van de aarde gelijkmatig is verdeeld, heeft de geoïde de vorm van een ellipsoïde, als gevolg van de rotatie van de aardbol om zijn as. De werkelijke geoïde heeft uitstulpingen en gaten tot wel 100 meter ten opzichte van de ellipsoïde. Nederland bevindt zich op de flank van zo’n bult. De hoogte van de geoïde ten opzichte van de referentie-ellipsoïde varieert van 40 tot 46 meter als we van Groningen naar Limburg gaan. Wie van Gibraltar naar Israël vaart, passeert zonder het te merken een kuil van enkele tientallen meters.

De belangrijkste moderne geodesiesatellieten in de 21ste eeuw zijn:
  • CHAMP – NASA/Duitsland Geo Forschungs Zentrum (GFZ) Potsdam (2000 – 2007), de eerste missie waarbij gebruik wordt gemaakt van versnellingsmeters.
  • GRACE – NASA/Jet Propulsion Laboratory / GFZ / Texas University (2002 – 2010), twee satellieten die de onderlinge afstand zeer nauwkeurig meten en zo tijdsvariaties in de geoïde kunnen vastleggen.
  • GOCE – ESA (2006 – 2008), toepassing van de eerste gravitatiegradiometer, waarmee kleine details in de geoïde zichtbaar kunnen worden gemaakt.


Links  

Onderscheid
Homepage van Reiner Rummel : http://www.iapg.bv.tum.de/Mitarbeiter/Reiner_Rummel/
En : http://thesis.geophysik.uni-muenchen.de/Members/rummel
Actueel Hoogtebestand Nederland : http://www.ahn.nl/

Belangrijkste bijdragen
Meer over geodesie en het systeem aarde : http://www.ncg.knaw.nl/Studiedagen/Lezingen/pdf/04Rummel.pdf
Meer over de geoïde : http://nl.wikipedia.org/wiki/Geo%C3%AFde
Meer over ESA’s Earth Explorers : http://www.esa.int/esaLP/ASEWGWNW9SC_LPearthexp_0.html
Meer over de GOCE-waarnemingen die hebben geleid tot de nieuwe geoïde : http://www.esa.int/esaMI/GOCE/SEM1AK6UPLG_0.html

Opmerkelijk
Meer over CHAMP : http://op.gfz-potsdam.de/champ/
Meer over GRACE : http://www.csr.utexas.edu/grace/
Meer over GOCE : http://www.esa.int/SPECIALS/GOCE/index.html
Meer over gradiometrie : http://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_gradiometry


Reiner Rummel
GOCE
Artist impression van ESA's GOCE satelliet waarmee het zwaartekrachtsveld van de aarde met ongekende nauwkeurigheid in kaart wordt gebracht
GOCE geoide
Driedimensionale voorstelling van de eerste GOCE-resultaten. Het zwaartekrachtsveld van de aarde is niet precies gelijkmatig verdeeld. Punten van gelijke zwaartekrachtssterkte vormen dan ook geen bol, maar een bol-met-gaten-en-bergen. De metingen zijn o.a. belangrijk om oceaanstromingen te leren begrijpen
 GOCE tijdens check-out
GOCE tijdens de tests bij ESTEC in Noordwijk
GOCE resultaat
Zwaartekrachtskaart van de aarde, verkregen met GOCE
 GOCE satelliet
Schematische werkwijze van GOCE. Kleine verschillen in zwaartekracht doen de satelliet versnellen en vertragen. Die snelheidsveranderingen worden gemeten en vormen de basis om de zwaartekrachtskaarten samen te stellen
 GOCE satelliet
Artist impression van de GOCE satelliet in zijn baan om de aarde. GPS satellieten worden gebruikt voor positiebepalingen
geoïde
De geoïde verbindt punten van gelijke zwaartekracht. Het oppervlak is geen (afgeplatte) gladde bol maar vertoont 'bergen' en 'dalen'. Dat wijst op plaatselijke verschillen in dichtheid van het onderliggende aardmateriaal
Geoïde Nederland
Verloop van de geoïde in Nederland
Plaatje principe geoïde
Een stilhangende slinger wijst altijd loodrecht op de geoïde (5) en stilstaand water neemt haar vorm aan. Afwijkingen van een slinger ten opzichte van de verticaal op het landschap kunnen de vorm van de geoide in beeld brengen
NASA's CHAMP missie is eveneens een satellietmissie voor geodesie
CHAMP
 GRACE
NASA's GRACE missie bestaat uit twee satellieten waarin de onderlinge variaties in afstand een maat vormen voor de gemeten verschillen in zwaartekracht
 GOCE
Artist impression van ESA's GOCE in zijn baan om de aarde