Kartor indikerar i allmänhet höjd i meter över havet. Men havsnivån är inte densamma överallt. En grupp experter som leds av Münchens tekniska universitet (TUM), har utvecklat ett internationellt höjdreferenssystem (IHRS) som ska förena geodetiska mätningar över hela världen.

Hur högt är Mount Everest? 8848 meter? 8844 meter? Eller 8850 meter? I åratal, Kina och Nepal kunde inte komma överens. År 2019, Nepal skickade ett team av geodesister för att mäta världens högsta berg. Ett år senare klättrade ett team från Kina toppen. I december förra året meddelade de två regeringarna gemensamt resultatet av den nya mätningen:8848,86 meter.

Det faktum att både Kina och Nepal erkänner detta resultat måste ses som en diplomatisk framgång. Det möjliggjordes av det nya International Height Reference System (IHRS), används för första gången av de geodetiska specialister som utför den nya mätningen. Forskare från TUM spelade en ledande roll i utvecklingen av det nya systemet. Den fastställer en allmänt överenskommen nollnivå som grund för alla framtida mätningar. Det ersätter således medelhavsnivån, som traditionellt har fungerat som nollnivå för lantmätare och därmed för alla topografiska kartor. Ett papper i Journal of Geodesy , gemensamt författad av TUM -forskare och internationella forskargrupper, beskriver IHRS:s vetenskapliga bakgrund och teoretiska koncept samt strategin för att genomföra den.

När noll inte alltid är noll

Standarden som använts fram till nu - den genomsnittliga havsnivån - var bristfällig från början:Det fanns aldrig en fast definition. Varje land kan använda godtyckliga tidvattenmätare för att definiera sin egen nollnivå. Som ett resultat, Tysklands officiella havsnivå är 31 centimeter högre än Italiens, 50 cm högre än den som används i Spanien och faktiskt 2,33 m högre än i Belgien, där nollhöjden är baserad på lågt vatten i Oostende.

När topografiska kartor endast används för vandring, ingen störs av sådana skillnader. Men för geodetiska specialister som försöker komma fram till en allmänt överenskommen höjd - för Mount Everest, till exempel, hälften i Nepal och hälften i Kina - de inkonsekventa nollnivåerna är ett större problem. Och det kan bli mycket kostsamt när planerare av gränsöverskridande strukturer som broar och tunnlar glömmer att kontrollera de olika koordinaterna som används av lagen och konvertera dem efter behov. På Hochrheinbrücke, en bro som förbinder Tyskland och Schweiz, en sådan avvikelse märktes lagom.

Undersökningar från omloppsbana

"Införandet av ett internationellt giltigt höjdreferenssystem var länge sedan, "säger TUM-forskaren Dr. Laura Sánchez från Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut (DGFI-TUM), som har lett arbetsgrupper som studerar teoretiska aspekter och implementerar det nya globala höjdreferenssystemet vid International Association of Geodesy i flera år.

Det som behövs är uppenbart:en allmänt accepterad nollnivå. Det nya International Height Reference System (IHRS) definierar hur det kan beräknas:Det tar hänsyn till jordens form - som är nära sfärisk, men platt till polerna och svällde något vid ekvatorn på grund av dess rotation - och den ojämna fördelningen av massor i det inre och på ytan. De resulterande oegentligheterna i tyngdkraftsfältet är grunden för beräkning av höjdsystemet eftersom kraftens styrka och riktning bestämmer fördelningen av vatten i haven. Om vi ​​antar att jordens yta är helt täckt med vatten, höjden på en hypotetisk havsnivå och därmed nollnivån för hela jordklotet kan beräknas exakt.

I byggprojekt, även de minsta avvikelserna kan vara avgörande

"Det blev möjligt att förverkliga IHRS endast med tillgång till global data från satellituppdrag som ESA:s jordobservationssatellit GOCE (Gravity field och steady state Ocean Circulation Explorer), "säger prof. Roland Pail från TUM Chair of Astronomical and Physical Geodesy (APG). Hans team spelade en integrerad roll i att analysera GOCE -mätningarna och använda dem för att beräkna globala modeller av jordens tyngdkraftsfält." Informationen erhölls på detta sätt ger grunden för att beräkna medelhavsnivån för varje punkt på jorden med det nya internationella höjdreferenssystemet, oavsett om det är på en kontinent eller i ett hav, och därmed beräkna den internationellt accepterade nollnivån, "förklarar Sánchez.

Måste varje karta ritas om? "Det blir inte så dramatiskt, "säger Sánchez." I industriländerna, där de har gjort gravitationsmätningar i decennier, avvikelserna är ganska små - bara i decimeterområdet. "Men med byggprojekt, till exempel, även små avvikelser kan orsaka allvarliga problem. Följaktligen, forskaren är övertygad om att det nya referenssystemet snabbt kommer att accepteras.