Three decades of GNSS-derived geocenter motion from GNSS, SLR, LEO and Geophysical Fluid Models

Abstract

Pohyb geocentra odráží rozsáhlou redistribuci hmoty v zemském systému a lze jej odvozovat z družicových geodetických technik. V této studii hodnotíme časové řady geocentra od deseti analyzačních center IGS pokrývající období 1994–2025 (IGS Repro3 a následné aktualizace) společně s kombinovaným GNSS řešením na základě odhadu komponent rozptylu od Zajdela et al. (2025). Tyto série porovnáváme s nezávislými odhady ze SLR observací k družicím LAGEOS-1/2, z precizního určování drah družic LEO a z geofyzikálních modelů zatížení (GGFC a ESM). Spektrální dekompozice ukazuje, že roční a pololetní signály představují pouze ~20–35 % rozptylu GNSS, zatímco zbývající části dominují vysokofrekvenční a drakonitické artefakty. Porovnání napříč technikami ukazuje, že roční signál zachycený GNSS má převážně geofyzikální původ, s korelacemi ≈0,8 a s rozdíly mezi použitými technickami přibližně 2–3 mm v amplitudě a 20–30° ve fázi. Vnitřní konzistence GNSS je v Repro3 oproti Repro2 výrazně zlepšena, ačkoliv rozdíly vůči SLR, LEO a modelům zatížení přetrvávají, zejména v komponentě Z.

Geocenter motion reflects large-scale mass redistribution in the Earth system and can be inferred from space-geodetic techniques. We evaluate geocenter time series from ten IGS Analysis Centers spanning 1994–2025 (IGS Repro3 and updates), together with a variance-component–based combined GNSS solution from Zajdel et al. (2025). These series are cross-compared with independent estimates from SLR to LAGEOS-1/2, precise orbit determination of LEO satellites, and geophysical loading models (GGFC and ESM). Spectral decomposition shows that annual and semiannual signals represent only ~20–35% of GNSS variance, with high-frequency and draconitic artifacts dominating the remainder. Multi-technique comparisons indicate that the annual signal captured by GNSS is largely geophysical, with correlations ≈0.8 and inter-technique differences of ~2–3 mm in amplitude and ~20–30° in phase. Internal GNSS consistency is substantially improved in Repro3 relative to Repro2, although discrepancies with SLR, LEO, and loading models persist, particularly in the Z component.