grace!and!grace!products!tutorial!! jeanne!sauber,!nasa… · 2015-07-17 · 180 190 200 210 220...

Thanks    for  the  opportunity  to  get  out  of  my  NASA  office  

GRACE  and  GRACE  Products  Tutorial    Jeanne  Sauber,  NASA  Goddard  Space  Flight  Center  

 J.  Davis  CIDER  presentaFon,  July  10,  2015  

*   *  

Example  satellite  only,  mean  gravity  field:  -­‐-­‐GGMO5S,  GRACE    -­‐-­‐EIGEN-­‐6S2  for  GRACE  Plo2er  -­‐-­‐GOCO5S  

Figure  and  capFon  from  hSp://earthobservatory.nasa.gov/Features/GRACE/page3.php  

J.  Davis  CIDER  presentaFon,  July  10,  2015  

Modified  from  J.  Davis  CIDER  presentaFon,  July  10,  2015  

•           Level  3  data  of  monthly  surface  mass  changes  of  hydrologic,  cryospheric,                  and  oceanographic  components.  

KBR1B  ex.  Next  slide  

M  8.8  Maule  Earthquake  

Range-­‐acceleraFon  from  individual  satellite  passes  

Han,  Sauber,  Luthcke,  GRL,  2011  

Objec?ve:  Contrast  seismically  derived  early  fault-­‐slip  models  

Coseismic  changes  in  range-­‐rate  March  11,  2011  Tohoku  earthquake  (M  9.2)    

Han,  Sauber,  Riva,  GRL,  2011  

Interac(ve  GRACE  web  site  used  in  tutorial  for  visualizing  solu(ons:  

hSp://www.thegraceploSer.com/  DocumentaFon  on  “background”  models  for  this  site:  

hSp://grgs.obs-­‐mip.fr/grace  

See  JPL  GRACE  Tellus  Project  Web  Site  for  links  to  different  type  soluFons  &  downloading  data:    

hSp://grace.jpl.nasa.gov/  

hSp://podaac.jpl.nasa.gov/datasetlist?search=GRACE    

NOTE:    We  start  with  the  “Trend  CNES”  opFon  with  “water  heights”  Gravity  funcFonal.  

"Made  with  www.thegraceploSer.com,  courtesy  of  CNES/GRGS"    

#  Linear  model:  Trend:  -­‐13.669  cm/year  RMS  of  residuals  (series-­‐model):  19.193  cm  

Periodic  model:  Least  square  adjustment:  y=A+B(t-­‐t0)  +Ccos(ω(t-­‐t0))+Dsin(ω(t-­‐t0))+Ecos(2ω(t-­‐t0))+Fsin(2ω(t-­‐t0))  

Annual  amplitude:  22.14  cm  

"Made  with  www.thegraceploSer.com,  courtesy  of  CNES/GRGS"    

Land  ice  mass  evoluFon  from  GRACE  

GSFC  Mascon  soluFon,  Luthcke  et  al.,  J.  of  Glaciology,  2013  11  

•  41,168  equal  area  1-­‐arc-­‐degree  mascons  are  directly  esFmated  from  GRACE  KBRR  L1B  data  with  spaFal  and  temporal  exponenFal  taper  constraints  applied.    

•   10-­‐day  temporal  resoluFon  

•  Spa(al  constraint:  100  km  correlaFon  distance  

•  Temporal  constraint:  10-­‐day  correlaFon  

•  Gulf  of  Alaska  glacier  region  (61  mascons)  

Gt  Overall  G  of  Alaska  Trend  =  -­‐69  ±  11  Gt  a-­‐1    

Note  variability  in  peak  to  peak  seasonal  amplitude  and  annual  net  balance  (2005  versus  2012  balance  year).  

Gulf  of  Alaska  

cm  w.e.  

Mascon  1484:  North  Central      Smaller  seasonal,  25-­‐50  cm    w.e.  (peak  to  peak)  Moderate  10-­‐year  trend                                          

Mascon  1457:    Central  Coastal    Moderate  seasonal,  50-­‐75  cm  w.e.,  (peak  to  peak);  Largest    10-­‐year  trend  

Gt  

Year  

*

*  

Mascon  1425,  South  Eastern  Alaska:  Large  seasonal:    up  to  100  cm  w.e.  (peak  to  peak)  Large  LiDle  Ice  Age  PGR/GIA  removed;    Small  10  year-­‐trend    

SE  

NC  

Gulf  of  Alaska  

*  

1425  

1484  

1457  

CC  

The  differences  in  GRACE-­‐derived    seasonal  changes  are  disFnct  from    region  to  region  and  from  year  to  year.  

GRACE  MASCONS  located  adjacent  or  <  200  km  to  other  mascons    

1449    

1457    

1456    

cm  w.e.  

Reminder:    GRACE  is  sensi(ve  to  changes  at  spa(al  scales  >  300km  

180 190 200 210 220 230 24040

45

50

55

60

65

70

75

80

−1

−0.5

0

0.5

1Postseismic  gravity  change  in  EWH  [cm/yr]  

Epicenter  of  the  1964  Alaska  earthquake  

~1  cm/yr  

Simula?on  of  the  present-­‐day  postseismic  gravity  change  1964  Mw  =  9.2  Prince  William  Sound  (Alaska)  earthquake  

-­‐   Used  Johnson  et  al.  [1996]    finite  fault  model:  inversion  of    tsunami  and  geodeFc  data    to  esFmate  1964  coseismic  slip  

-­‐   We  used  the  viscoelasFc  Earth  model  that  is  consistent  with  other  studies  in  this  region  [Suito  and  Freymueller,  2009;  Sato  et  al.,  2010]  

-­‐   Global  normal  mode  relaxaFon  code  was  used  to  compute  the  gravity  change  over  the  period  2002  -­‐  2014.    (Courtesy  of  R.  Riva  and  F.  Pollitz)  

=>    ~1  cm/yr  of  gravity  change  (in  w.e.)  is  predicted,    primarily  dependent  on  the  asthenosphere  viscosity  (1019  Pa  s)  

Spherical  harmonic  coefficients  from  RL05  CSR  L2  monthly  data,  degree  up  to  60;  ~330  km  resoluFon.  

SchemaFc  

Time-­‐series  at  the  epicenter  (60N  212W)  

2004 2006 2008 2010 2012 2014−80

−60

−40

−20

0

20

40

60

80

Year

Gra

vity

chan

ge in

EW

H [c

m]

GRACE RL05 L2 (CSR)Seasonal & secular fitSecular trend1964 EQ effect

GRACE  secular  trend  ~  –8.3  cm/yr  (observed  RL05  CSR  L2  )  1964  EQ  postseismic  change  ~  +1.0  cm/yr  (model  predicted)  

The  postseismic  gravity  change  could  be  as  large  as  10%  of  the  observed  mass  change,  even  50  years  a{er  the  1964  earthquake.