Проверка на экспериментальном материале по результатам морских и аэрогравиметрических измерений методических приемов сравнения моделей между собой в труднодоступных районах Арктики. Определение степени погрешностей аномалий, возможно, искусственно «заложенных» внутри модели. Выбор наиболее достоверных моделей, обеспечивающих достаточную точность в различных зонах Арктики.

В рамках научного проекта РНФ № 22-17-20035 «Оценка погрешностей аномалий современных ультравысокостепенных моделей гравитационного поля Земли в Арктике» согласно плана реализации данного проекта на этапах 2022-23-24 гг. выполнены работы и получены следующие результаты. Выполнен обзор существующих моделей гравитационного поля Земли (ГПЗ). Рассмотрены современные комбинированные и перспективные ультравысокостепенные модели ГПЗ. Выполнена оценка состояния разработок новых моделей в сравнении с существующими моделями применительно к Арктическому региону. Обоснованы новые оценки точности моделей ГПЗ, основанные на сравнении модельных аномалий силы тяжести (АСТ) с данными аэрогравиметрической съемки в Арктике. Представлены статистические характеристики расхождений модельных и измеренных значений АСТ с данными такой съемки в Арктике. Проведена оценка зависимости разрешающей способности моделей от количества сферических гармоник. Получены оценки связи разрешающей способности с точностью вычисления уклонений отвесной линии. Разработаны методические приемы сравнения значений аномалий моделей ГПЗ для Арктического региона. Получены сравнительные оценки моделей, как по всей Земле, так и по отдельным регионам земного шара, особенно для территории России и зоны Арктики. Рассмотрены модели различной разрешающей способности. В качестве исходной («эталонной») модели для оценки выбрана модель EGM-2008. Амплитуды отклонений по всем показателям в зоне Арктики больше, чем на территории России. Для использования моделей ГПЗ необходимо оценить их достоверность в Арктике. Рассмотрено сравнение аэрогравиметрических измерений с моделями ГПЗ. Для такой оценки решены задачи аналитического продолжения гравитационного поля на высоты полета и вниз, с высот полета на поверхность эллипсоида или геоида. Созданы методические приемы сравнения морских съемок с моделями. Значения аномалий ГПЗ всех моделей представлены на регулярной сетке. Морские съемки выполняются в виде профилей, а значения аномалий в пунктах каталога на профилях представляются в виде строк. В связи с этим основным приемом сравнения морских съемок с модельными аномалиями может быть сравнение значений в узлах регулярной сетки, в которой представлены значения модели ГПЗ. Созданы специальная программно-математическая модель и программы, которые реализовали указанную операцию. Оценка моделей в сравнении с этими съемками, показала, что для переходной зоны в Арктике предпочтительнее использовать модели EGM2008 и EIGEN-6C. Рассмотрены особенности методических приемов морских и аэрогравиметрических измерений в Арктике и создания для них высокоточных исходных пунктов. Рассмотрено создание опорных пунктов для выполнения измерений. Требования к точности определения опорных пунктов возрастает с развитием технологий относительных съемок. Рассмотрено влияние сейсмических событий и микросейсмического шума штормового происхождения во время наземных измерений, что особенно актуально для Арктики. Показано, что совершенствованием методики наземных измерений является учет лунно-солнечного прилива и атмосферного давления. Выполнен анализ уровня фонового микросейсмического шума на пункте наземных гравиметрических измерений и его влияние на итоговую точность. Приведены результаты сравнения и оценка точности существующих моделей по выполненным морскими и аэрогравиметрическими измерениям. Выявлено, что погрешность моделей в открытых акваториях зависит от градиента аномального поля и не зависит от широты. В области абиссалей модели имеют точность в пределах 0.7 мГал. С ростом градиента поля погрешность моделей увеличивается: погрешность модели EGM2008 до 5 мГал, а моделей Sandwell and Smith и DTU21 до 2.5 – 2.7 мГал. Получены погрешности моделей в районе архипелага Новая Земля, на севере Баренцева моря и в Белом море. Выполнено сравнение моделей с трансполярными профилями. Была показана систематическая зависимость величины погрешности моделей от широты, что характерно только для высоких широт Арктики. Проведён анализ и интерпретация полученных оценок погрешностей аномалий в моделях. Выявлены закономерности в распределении погрешностей в глобальных моделях. Определена зависимость погрешностей моделей от величины градиента аномального поля и получены принципы для оценки модели в любой акватории. Созданы условия для оценочного районирования модельных данных. Наибольшие погрешности высоких широт относятся к району Северного полюса. Погрешности в высокоширотной Арктике зависят от величины градиента. Эта зависимость значительней, чем в открытых акваториях. Рассмотрено использование экспериментальных результатов оценки величины высокочастотных помех в современных моделях ГПЗ. Определены погрешности, возможно, искусственно «заложенные» внутри модели. Выявлено, что на абиссалях в моделях присутствует высокочастотный шум. Для Арктики такой шум в моделях также актуален, но амплитуда меньше, чем на открытых акваториях. Объяснена причина появления ложных аномалий вблизи береговой линии. Выполнен выбор наиболее достоверных моделей, обеспечивающих достаточную точность в различных зонах Арктики. В высоких широтах получены следующие результаты: погрешности моделей меняются с широтой и на участках от 75° до 88.5° с.ш. составили – EGM2008 (от 0.8 до 7.4 мГал), WGM2012 (от 0.7 до 7.4 мГал), XGM2019 (от 0.9 до 7 мГал), SGG-UGM-2 (от 0.7 до 7.4 мГал), Sandwell and Smith v29 и v32 (только 0.74 и 0.68 в районе 75° с.ш. соответственно), DTU21 (от 0.64 до 7.05 мГал). В Арктике наименьшую погрешность относительно морских съемок содержит модель DTU21. С точки зрения достоверности и эффективного использования модельных данных в Арктике наиболее перспективной является модель DTU21 – самая детальная из моделей, включающая полярные области Земли.