Dynamik und Massenhaushalt des Eises im Küstenbereich der Antarktis

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Reinhard Dietrich
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5396548

• Erstellungsjahr: 2007

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die polaren Eisschilde stellen eine sensible Komponente in den globalen Kreisläufen des Systems Erde dar. Da sie sehr sensitiv auf klimatische Veränderungen reagieren, sind sie hervorragende Indikatoren für mögliche Langzeitveränderungen. Geometrie, Dynamik sowie die Eismassenbilanz der Antarktis stellen eine zentrale Komponente in globalen Klimamodellen dar und sind nicht nur aus glaziologischer Sicht von großem Interesse. Die hierfür nötige Erfassung des Fließverhaltens sowie die Kartierung der Aufsetzzone können mit Fernerkundungsverfahren hervorragend gelöst werden. Die entscheidende Aufgabe der beiden Teilprojekte (TU Dresden und Universität Dresden) dieses Vorhabens war es, Messungen mit einer Modellierung zu kombinieren. Die in Teilprou jekt 1 fernerkundlich gewonnenen Ergebnisse wurden in Teilprojekt 2 für die Modellierung genutzt. Um die Qualität der aus der Fernerkundung abgeleiteten Produkte sowie die Modellierungsergebnisse an sich bewerten zu können, wurde hierzu zunächst ein aus Bodenkontrollmessungen gut bekanntes Gebiet (die Region des Nivlisen - Dronning Maud Land, Ostantarktis) näher untersucht. Für diese Region wurden aus Radardaten der Satellitenmission ERS-1/2 zwei Geschwindigkeitsfelder (für aufliegenden und schwimmenden Bereich) ermittelt. Die validierte Methodik wurde anschließend im Bereich des atlantischen Sektors Antarktikas angewendet um Informationen uber Geometrie und Kinematik ableiten zu können. Hierzu wurden 240 SAR-Szenen der ERS-1/2 (European Remote Sensing Satellite) Tandem Mission prozessiert und für die Region des Vestraumen, Vestfjella, Högisen und Plogbreen sowie einen Teil des Riiser-Larsenisen Oberflächengeschwindigkeiten abgeleitet. Maximale Geschwindigkeiten von bis zu 260 m/Jahr werden auf dem Schelfeis erreicht. Entlang der Aufsetzzone liegen die höchsten Geschwindigkeiten bei bis zu 220 m/Jahr. Die Aufsetzzone selbst wurde interferometrisch mit einer Genauigkeit von ±80 m kartiert. Aus optischen Daten des Sensors ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) wurde mittels Feature Tracking ein Geschwindigkeitsfeld über die Aufsetzzone hinweg bestimmt. Beide Geschwindigkeitsfelder wurden zu einem endgültigen Datensatz zusammengefügt, Überlappungsbereiche wurden für eine Genauigkeitsanalyse genutzt. Da Oberflächenhöhen nicht nur für eine interferometrische Auswertung, sondern auch für eine Modellierung von großer Bedeutung sind, wurden alle verfügbaren Laseraltimeterdaten der Satellitenmission ICESat (Ice, Cloud and land Elevation Satellite) in beiden Gebieten aufbereitet und analysiert. Hierzu wurde eine Kreuzungspunktanalyse mit anschließender Differenzenminimierung nach der Methode der kleinsten Quadrate durchgeführt (Offset- und Trendschätzung), welche zusammen mit den Geschwindigkeiten für die Modellierung genutzt wurden. Ein weiterer Aspekt kinematischer Untersuchungen im Bereich von Eisschelfen sind Ozeangezeiten. Zur Validierung von Ozeangezeiten wurden mittels InSAR Doppeldifferenzen gebildet. Unter Beachtung des Luftdrucks (inverser Barometer Effekts) wurden Gezeiteninformationen aus dem Gezeitenmodell TPXO62 mit den gemessenen Differenzen verglichen und zeigten sehr gute Übereinstimmungen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2003). Horizontal velocity field, strain analysis and grounding zone location for the area of the Nivlisen ice shelf, Dronning Maud Land. FRINGE Workshop, Frascati, Italy, December 1-5, 2003
  Baessler, M., Dietrich, R. und Shum, C.
  
• (2003). Untersuchungen zur Eisdynamik im Bereich der Aufsetzzone eines Antarktischen Eisschelfs unter Nutzung der SAR-Interferometrie. Geodätische Woche, Hamburg, 2003
  Baessler, M. und Dietrich, R.
  
• (2004). Determination of a horizontal surface velocity field for the Nivlisen, Dronning Maud Land/Antarctica. EGU 1st General Assembly, Nice, 2004
  Baessler, M., Dietrich, R. und Wiehl, M.
  
• (2005). Nivlisen, an Antarctic ice shelf in Dronning Maud Land: Geodetic-glaciological results from a combined analysis of ice thickness, ice surface height and ice flow observations. American Geophysical Union, Fall Meeting, San Francisco, December 2005
  Horwath, M., Dietrich, R., Baessler, M., Nixdorf, U., Steinhage, D., Fritzsche, D., Damm, V. und Reitmayr, G.
  
• (2005). Dynamics and Mass Balance of Riiser-Larsen Ice Shelf, Antarctica, and its Drainage Area. American Geophysical Union, Fall Meeting, San Francisco, December 2006
  Klauke, S., Oelke, C., Kleiner, T., Lange, M., Baessler, M. und Dietrich, R.
  
• (2006). Nivlisen, an Antarctic ice shelf in Dronning Maud Land: Geodetic-glaciological results from a combined analysis of ice thickness, ice surface height and ice flow observations. Journal of Glaciology, 52(176):17–30
  Horwath, M., Dietrich, R., Baessler, M., Nixdorf, U., Steinhage, D., Fritzsche, D., Damm, V. und Reitmayr, G.
  
• (2007). Intercomparison of ice surface velocity determination using SAR-Interferometry and Feature Tracking. European Geoscience Union, General Assembly 2007, Vienna, 2007
  Baessler, M., Dietrich, R. und Rosenau, R.