Memahami tentang koreksi Free-air didalam Geofisika dan Geodesi

 

 
Sumber Li, Xiong and Gotze, H., (2001)

Yang bisa kita pahami terlebih dahulu:

1.        Elipsoid: Bumi dapat dianggap sebagai elipsoid revolusi ekuipotensial sebagai aproksimasi kedua. Elipsoid ini berfungsi sebagai sistem referensi yang konsisten untuk geodesi dan geofisika. Model-model seperti GRS 67, GRS 80, dan WGS 84 adalah contoh "Bumi normal" yang elipsoidal

2.        Geoid: Geoid adalah permukaan energi potensial konstan yang bertepatan dengan permukaan laut rata-rata di atas lautan. Fungsi utamanya dalam geodesi adalah sebagai permukaan referensi untuk leveling, di mana elevasi diukur relatif terhadap geoid.

3.        "Topografi surface" mengacu pada permukaan fisik Bumi yang sangat tidak beraturan, yang mencakup topografi daratan (landmass topography) dan batimetri laut (ocean bathymetry)

 

Sumber Li, Xiong and Gotze, H., (2001)

1.        Ketinggian Elipsoid (h): Ini adalah pengukuran ketinggian suatu titik relatif terhadap permukaan elipsoid. Elipsoid adalah permukaan referensi geometris atau matematis yang halus dan ideal, yang digunakan untuk merepresentasikan bentuk Bumi. GPS (Global Positioning System) secara langsung mengukur ketinggian elipsoid.

 

2.        Elevasi (H): Ini adalah pengukuran ketinggian suatu titik relatif terhadap geoid. Geoid adalah permukaan ekuipotensial yang bertepatan dengan permukaan laut rata-rata. Secara historis, elevasi (ketinggian di atas geoid) adalah satu-satunya pengukuran ketinggian yang dapat dilakukan secara akurat melalui leveling sebelum meluasnya penggunaan GPS

 

3.        N adalah ketinggian geoid (undulasi) relatif terhadap elipsoid.

 

Maka untuk mendapatkan h = H + N

Yang jadi pertanyaan bagaimana bisa N bisa diatas h (positif nilai) dan dibawah h (Negatif nilai) karena:

• Distribusi massa Bumi yang tidak merata menyebabkan geoid "menggembung" atau "melengkung" sebagai respons terhadap tarikan gravitasi.
• Elipsoid adalah model matematis ideal yang tidak sepenuhnya menangkap ketidakteraturan gravitasi Bumi.
• Undulasi geoid mencerminkan perbedaan antara gravitasi Bumi yang sebenarnya dan gravitasi "normal" dari elipsoid.
• Secara global, undulasi geoid bervariasi dari sekitar -107 m hingga 85 m relatif terhadap elipsoid WGS 84.

Jadi apakah free-air correction itu adalah koreksi yang terletak pada bidang elipsoid (z=0) perlu dibawa kepermukaan topografi?

Tidak, free-air correction bukanlah koreksi yang "terletak pada bidang elipsoid (z=0) perlu dibawa ke permukaan topografi." Justru sebaliknya.

• Tujuan Koreksi Free-Air (atau Koreksi Ketinggian): Tujuannya adalah untuk memperhitungkan bagaimana gravitasi teoritis (gravitasi dari model elipsoid) berubah karena stasiun pengamatan berada pada ketinggian elipsoid (h) tertentu (yaitu, di atas atau di bawah elipsoid).
• Arah Koreksi: Koreksi ini diambil dari gravitasi yang diamati di permukaan topografi dan "mengurangi" efek ketinggian tersebut terhadap model elipsoid. Ini bukan proses "membawa" sesuatu dari elipsoid ke permukaan topografi.
• Anomali Tetap di Permukaan Topografi: Poin krusial yang ditekankan berulang kali dalam dokumen adalah bahwa anomali free-air (setelah koreksi diterapkan) masih berada di posisi asli stasiun pengamatan di permukaan topografi.

Analogi Sederhana:

Bayangkan Anda mengukur suhu di puncak gunung. Anda ingin tahu apakah suhu itu "normal" untuk ketinggian gunung tersebut, dibandingkan dengan model suhu standar. Koreksi free-air mirip dengan menyesuaikan suhu standar dari permukaan laut ke ketinggian gunung Anda. Anda tidak "memindahkan" suhu gunung ke permukaan laut, dan Anda tidak "membawa" suhu permukaan laut ke puncak gunung. Anda hanya menyesuaikan referensi Anda untuk membandingkan.

Jadi, kesimpulannya:

Free-air correction adalah koreksi yang memungkinkan Anda membandingkan gravitasi yang diamati di permukaan topografi (di ketinggian h) dengan model gravitasi yang diperhitungkan untuk ketinggian tersebut relatif terhadap elipsoid. Ini tidak melibatkan pemindahan fisik data gravitasi dari elipsoid ke permukaan topografi, atau sebaliknya. Anomali yang dihasilkan tetap mengacu pada titik pengukuran di permukaan topografi.

 

Referensi :

Li, X., G¨ otze, H.-J., 2001. Ellipsoid, geoid, gravity, geodesy, and geophysics. Geophysics 66 (6), 1660–1668. https://doi.org/10.1190/1.1487109.