logo NCGeo

The first absolute gravity measurements in The Netherlands

Crombaghs, Absolute gravity, 50

Marc Crombaghs, Erik de Min, Govert Strang van Hees

Publications on Geodesy 50, Delft, 2002. 31 pagina's.
ISBN-13: 978 90 6132 275 7. ISBN-10: 90 6123 275 8.


Summary

The determination of the earth’s gravity field is done for various reasons:

- From gravity measurements the geoid can be computed. The geoid is the equipotential surface of the earth at mean sea level. The geoid enables 'levelling with GPS' (Global Positioning System).

- Absolute movements of the earth surface can be detected from gravity changes in time, while conventional levelling yields only relative height changes. With absolute gravity changes one can distinguish land subsidence from sea rise. This is a crucial question in low-lying Netherlands.

- Gravity is interesting from a geophysical point of view because deep tectonic fracture zones can be detected in combination with seismic measurements. This is important for the exploration of oil and gas.
- In oceanography gravity is important because ocean currents can be detected. The combination of gravity observations with satellite altimetry reflects sea topography and large-scale ocean circulation, like the warm Gulf Stream.

This report describes in detail the first high precision absolute gravity measurement in The Netherlands. The measurements were carried out by the Survey Department of Rijkswaterstaat and by the Delft University of Technology, department of Geodesy (former Faculty of Geodesy). The measurements from 1991 and 1993 were performed with financial support from the Netherlands Geodetic Commission (NCG).

The gravity units microgal and milligal are used frequently in this rapport. One milligal = 1000 microgal = 10-5 ms-2. The worldwide mean gravity value eqauls 980000 milligal (9.80 ms-2), with variations up to 5000 milligal. In The Netherlands gravity values increase from south to north with about 1 milligal per kilometer. Smallest values occur in Limburg (981100 milligal), while the largest values occur in Groningen (981350 milligal). Local variations are limited to 1 milligal over some kilometers.


Contents

Introduction
1. Principles of absolute gravity measurements
2. Precision measures for absolute gravity measurements
2.1 Used precision parameters
2.2 Reflection of the suitability of the precision measures
3. Gravity variations
4. Gravity research in The Netherlands
5. Absolute gravity measurements
5.1 Instrumentation
5.2 Stations
5.3 Results
5.4 Confrontation with relative measurements
6. Conclusions and recommendations
References


Samenvatting

Het bepalen van het zwaartekrachtsveld van de aarde heeft een aantal doelen:

- Uit zwaartekrachtsmetingen is de geoïde te berekenen. De geoïde is het equipotentiaalvlak van de aarde op gemiddeld zeeniveau. De geoïde maakt het zogenaamde ‘waterpassen met GPS’ mogelijk.

- Uit zwaartekrachtsveranderingen in de loop der tijd kunnen absolute bodembewegingen worden vastgesteld. Uit waterpassing daarentegen kan alleen de relatieve hoogteverandering van het land ten opzichte van de zee worden vastgelegd. Met absolute zwaartekrachtsveranderingen kan bepaald worden of het land zakt en of de zee stijgt. Dat is een zeer relevant vraagstuk in het laaggelegen Nederland.

- Geofysisch is het zwaartekrachtsveld interessant om hieruit in combinatie met seismisch onderzoek diepere geologische breukzones te bepalen. Dit is van belang voor de olie- en gaswinning.

- Voor de oceanografie is de zwaartekracht belangrijk omdat hiermee oceaanstromingen kunnen worden bepaald. In combinatie met satellietaltimetrie kan de zeetopografie worden bepaald, waardoor de grootschalige oceaancirculatie bepaald kan worden, zoals de warme golfstroom.

Dit rapport beschrijft de eerste absolute zwaartekrachtsmetingen van zeer hoge precisie die in Nederland zijn verricht. De metingen zijn in 1991 uitgevoerd door de Meetkundige Dienst van Rijkswaterstaat en de voormalige Faculteit der Geodesie (nu Afdeling Geodesie) van de TU Delft met subsidie van de Nederlandse Commissie voor Geodesie (NCG). In vervolg op de metingen in 1991 heeft de NCG in 1993 subsidie verleend voor het uitvoeren van aanvullende absolute zwaartekrachtsmetingen in Kootwijk en Epen (Zuid-Limburg).

In de tekst worden regelmatig de eenheden microgal en milligal gebruikt. Deze eenheden voor zwaartekracht hebben de volgende betekenis: 1 milligal = 1000 microgal = 1×10-5 ms-2. Het wereldwijde gemiddelde van de zwaartekracht is 980000 milligal (9,80 ms-2), met variaties tot maximaal 5000 milligal. In Nederland neemt de zwaartekracht in zuid-noord richting toe met ongeveer 1 milligal per kilometer: de kleinste waarden komen voor in Limburg (981100 milligal); de grootste in Groningen (981350 milligal). Lokale variaties zijn in Nederland beperkt tot maximaal 1 milligal op een paar kilometer.

Ga naar boven
JSN Boot template designed by JoomlaShine.com