Modelado del geoide en Tierra del Fuego

Abstract

Desde hace ya varios años se ha hecho hincapié en la determinación del geoide. Uno de los primeros en brindar una definición del mismo fue C. F. Gauss, abribuyéndole a éste ser coincidente con la superficie media de los océanos. Desde la fecha a la actualidad, esta definición ha cambiado debido a los fenómenos que hoy pueden advertirse y detectarse, los cuales necesariamente promueven un cambio de definición. De todas formas, este es un concepto no sólo vigente, sino que ha cobrado cada vez más importancia, al punto que no sólo se están comenzando a estudiar las variaciones temporales del geoide, sino que se está comenzando a implementarlo como origen de las redes verticales. Esto se logra mediante la definición del valor W0, el cual es el potencial que da origen a la superficie equipotencial llamada geoide. La disponibilidad de alturas normales o sólo de alturas elipsóidicas con GPS (Global Positioning System) , en lugar de las alturas ortométricas, ha provocado que en muchas circunstancias, no se trabaje directamente con el geoide, sino con el cuasigeoide. Estos conceptos se abordarán en el capítulo 2. En la provincia de Tierra del Fuego, desde el año 1998, se ha comenzado con el trabajo en pos de obtener un modelo de geoide local. La topografía accidentada, el clima riguroso y las dificultades de acceso a determinadas regiones de la isla, hacen muy compleja la posibilidad de contar con nivelación precisa. La combinación “modelo de geoide + posicionamiento GPS”, posibilitará la realización de cualquier tarea que requiera nivelación precisa en cualquier parte de la isla. De allí que, además del interés científico en realizar esta tarea de investigación en una región con pocos estudios previos, este estudio aportará un recurso básico para su aplicación práctica en la región. La mayor parte de estos esfuerzos encarados por grupos de la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de La Plata (FCAGLP) con ayuda del IGN (ex IGM), han consistido en la extensión de la nivelación, desde el continente hacia el interior de la isla, mediciones gravimétricas, y mediciones GPS con boyas sobre el Lago Fagnano. Esta ultima ha sido llevada a cabo en conjunto con el Institut für Planetare Geodäsie de la Universidad Técnica de Dresden. En todas estas actividades ha intervenido también la Estación Astronómica de Río Grande (EARG) con personal y apoyo logístico. Los trabajos mencionados arriba, han dado lugar a la elaboración de modelos de geoide mayormente geométricos. Esto es, mediante la contrucción de la diferencia entre la altura elipsóidica h y la ortométrica H, sobre todos los puntos de nivelación. Entre estos trabajos pueden citarse los de Del Cogliano et al. (2006), Perdomo y Hormaechea (1999), entre otros. Otra información valiosa, es la consistente en mediciones de desviación de la vertical. En relación a esto, en Tierra del Fuego, no existen líneas o gran cantidad de puntos con este dato. Sólo se cuenta con las observaciones efectuadas en la EARG, con el Astrolabio de Danjon entre los años 1979 y 1988. En este sentido se han realizado varios trabajos entre los que cabe mencionarse los de Arias (1982) y Mondinalli et al. (1980 y 1985). En esta tesis se expondrán los mecanismos desarrollados con el fin de obtener un nuevo modelo de geoide de precisión centimétrica, como producto de la combinación de información de GPS, nivelación y gravimetría. Para ello, se trabajó primeramente, sobre las coordenadas geodésicas de los puntos de nivelación porque son ´estas las empleadas ya sea para el control de la precisión del nuevo modelo, o para su propia construcción. Por lo tanto, es de vital importancia contar con un marco único y preciso para el establecimiento de un modelo de geoide que cumpla con la precisión buscada. Estas son las cuestiones abordadas en el capítulo 3. El potencial de gravedad, como se sabe, admite un desarrollo en armónicos esféricos cuyos coeficientes son cantidades observables del campo de gravedad terrestre. Cada grado del desarrollo puede relacionarse con la contribución en distintas longitudes de onda, o frecuencia. Estas contribuciones, deben tenerse cuidadosamente en cuenta al reducir los datos. Por ejemplo, la gravedad medida es una representación del campo de gravedad en longitudes altas, medias y bajas, mientras que los modelos geopotenciales, hacen su aporte en las altas y medias longitudes de onda. Si un modelo geopotencial global (GGM) no posee buena información del campo sobre la región en consideración, al removerse éste, se estará contaminando la información medida por datos espúreos provenientes del modelo. A la inversa, si el modelo geopotencial es de alta calidad, al remover los efectos de terreno, conjuntamente con un GGM a grado y orden altos, se podría estar removiendo la alta frecuencia, dos veces. Sobre estas dos contribuciones, terreno y GGMs, se discutirá en los capítulos 4, 5 y 6. Con el objeto de combinar la información, se ha trabajado sobre el método de la fuente equivalente. Los principios teóricos, como las aplicaciones de esta técnica, se presentarán en los capítulos 7 y 8. Este método es bastante conocido, pero no muy aplicado. Hemos decidido, seguir el planteo presentado por Cordell (1992) y Guspí et al. (2004). Por último, se muestran en el capítulo 9, las reducciones necesarias que deben aplicarse sobre cantidades astronómicas, con el fin de obtener un valor de la desviación de la vertical, en la estación de Río Grande. El procedimiento que allí se describe, es el mismo que debería ser aplicado para cuanto valor de la desviación de la vertical se deseara obtener en la isla. Entre los fenómenos a tener en cuenta, estarán los propios de una reducción estelar ligada a observaciones con un astrolabio, y aquellos debidos al movimiento del polo. El valor estimado de la desviación de la vertical, servirá como una evaluación externa, de la orientación de la superficie obtenida, en una determinada región.