Effects of Earth's Atmosphere on Terrestrial Reference Frame : A Review

Displacement of the Earth’s surface due to atmospheric loading has been recognized since a century years ago,and its accurate estimation is required in present day geodesy and surveying, particularly in space geodesy. Atmosphericload deformation in continental region can readily be calculated with the given atmospheric pressure field and the loadGreen’s function, and, in near coastal area, approximate model is used for the calculation. The changes in the Earth’satmospheric circulation and the seasonal variation of atmospheric pressure on two hemispheres of the Earth are the eachmain causes of variation of the Earth’s spin angular velocity and polar motion respectively. Wind and atmospheric pressuredo the major role in other periodic and non-periodic perturbations of the positions in the Earth’s reference frame andvariations in the Earth’s spin rotational state. In this reviewing study, the developments of related theories and modelsare summarized along with brief description of phenomena, and the geodetic perturbing effects of a hypothetical typhoonpassing Korea are shown as an example. Finally related existing problems and further necessary studies are discussedin general.Keywords: Terrestrial reference frame, atmosphere, crustal displacement, earth rotation variation요약: 지구대기압력이 지각에 변위를 일으키는 현상은 오래 전부터 인식되었으며, 근래의 측지-측량, 특히 우주측지에서 이의 정확한 산정이 필요하게 되었다. 육지에서의 대기 하중에 의한 변형은 주어진 대기압 분포와 하중함수로부터 바로 계산할 수 있으며, 해양에 근접한 지역에서는 근사적인 모델이 사용되고 있다. 지구 대기대순환의 변화와 계절별 지구 양반구에서의 대기압의 분포의 변화들이 각각 지구자전속도 변화와 극운동의 가장 큰 요인으로 알려져 있으며, 바람과 대기압의 변화는 여러 주기영역에서 지구상의 지점들의 좌표의 섭동 및 지구자전상태의 큰 변화 요인이 되고 있다.본 연구에서는 이와 같은 현상들을 기술하며 관련된 이론과 모델들을 요약하고, 또한 한반도를 지나가는 가상적인 태풍에 의한 효과를 예시하였다. 마지막으로 관련된 몇몇 문제점들과 향후 연구방향을 논의하였다.주요어: 지구기준계, 대기권, 지각변위, 자전변화