Ein integriertes Framework zur Entkopplung geodätischer Parameter im frühen Monitoring seismischer Deformationen: Eine Fallstudie des Tōhoku-Erdbebens 2011 (Mw 9,0)
Die präzise Echtzeitüberwachung früher seismischer Deformationen mittels GNSS war bislang durch die Kopplung mehrerer geodätischer Parameter eingeschränkt, wodurch insbesondere in der Anfangsphase von Erdbeben scheinbare koseismische Signale entstehen konnten. In dieser Studie präsentieren wir ein modellbasiertes Framework zur vollständigen Entkopplung geodätischer Parameter, das Satellitenmehrdeutigkeiten, ionosphärische und troposphärische Laufzeitverzögerungen, Uhrenfehler sowie Positionsparameter voneinander trennt. Die Anwendung auf die Frühphase seismischer Ereignisse zeigt, dass Fluktuationsfehler koseismischer Deformationen von Zentimeter- auf Millimeterniveau reduziert werden können, wobei die Genauigkeit nahezu das Niveau seismischer Beschleunigungsmessungen erreicht. Selbst nach Anwendung regionaler Augmentierung und Mehrdeutigkeitsauflösung wurden in der frühen Phase des Erdbebens weiterhin scheinbare koseismische Wellenformen mit Amplituden von bis zu 3 cm festgestellt. Ursache hierfür ist eine ausgeprägte Parameterkopplung, wobei die MAD-Werte der Korrelationskoeffizienten zwischen ionosphärischen Verzögerungen sowie sowohl der vertikalen Positionskomponente als auch dem Empfängeruhrenoffset 0,26 überschreiten. Durch die vollständige Entkopplung dieser Parameter korrigiert das vorgeschlagene Framework die durch ionosphärische Fehler verursachten Deformationsartefakte wirksam und verbessert dadurch die Erkennung seismischer und ionosphärischer Prozesse während der Hauptbruchphase des Erdbebens.