Investigations of long-term and seasonal scale variations of flow velocity and frontal position of outlet glaciers in Greenland utilizing multi-temporal Landsat imagery
Final Report Abstract
Die Landsat-Mission stellt seit 1972 multi-temporale optische Aufnahmen zur Verfügung. Insbesondere mit den Missionen Landsat-7 und Landsat-8 konnte die Anzahl der Satellitenaufnahmen erheblich gesteigert werden. Diese Satellitenszenen werden für die Ableitung von Fließgeschwindigkeitsfeldern von mehr als 300 Ausflussgletschern des grönländischen Eisschilds genutzt. Als grundlegende Analysetechnik kommt das sog. Feature Tracking zum Einsatz. Die enorme Anzahl von Landsat-Szenen über Grönland macht eine weitgehend automatisierte Prozessierung notwendig. Das durch R. Rosenau im Rahmen seiner Doktorarbeit initiierte Auswertesystem wurde daher im Förderungszeitraum zu einem automatisierten Monitoring-System weiterentwickelt. Darauf aufbauend wurde erfolgreich ein webbasiertes Datenportal aufgesetzt, das den interaktiven Zugriff auf die Geschwindigkeitsfelder in den vom Nutzer gewünschten Gebiet sowie die Berechnung von Zeitreihen und die Extraktion von Profilen über die Geschwindigkeitsfelder hinweg erlaubt. Bis zum Ende des Förderungszeitraums (Mai 2017) konnte die Anzahl der dem Datenportal zugrunde liegenden Landsat-Szenen auf über 60.000 und der prozessierten Geschwindigkeitsfelder auf über 315.000 gesteigert werden. Davon erfüllten mehr als 100.000 Felder eine entsprechende Qualitätskontrolle, die somit für weitergehende Analysen genutzt und (zukünftig) im Datenportal eingepflegt werden können. Arbeitspaket 1 – Fortführung der Datenreihen und Erweiterung des Monitoring-Systems – konnte erschöpfend bearbeitet werden. Schließlich wurde die Arbeit auf Arbeitspaket 3 fokussiert. Hierbei wurden das Langzeitverhalten und mögliche Surge-Ereignisse von Ausflussgletschern in Nord-Grönland untersucht. Der nördliche Bereich Grönlands (nördlich 70°N) ist aufgrund der Bahnparameter der Landsat-Satelliten mit einer weitaus größeren Zahl von Aufnahmen und damit dichter als der südliche Bereich abgedeckt, was einer detaillierten Untersuchung von Zeitreihen der Fließgeschwindigkeit zu Gute kommt. Für Harald Moltke Bræ, Nordwest-Grönland, wurden gegenüber dem (auch in der Literatur dokumentierten) Surge-Ereignis 2005 und Perioden mit ähnlich hohen Fließgeschwindigkeiten in den Jahren 1999–2000 ein erheblicher Anstieg der Fließgeschwindigkeit im Zeitraum 2014– 2016 festgestellt, der auf erneute beträchtliche Surge-Ereignisse hinweist. Für den Petermann-Gletscher, Nord-Grönland, ist der in den vergangenen Jahren feststellbare leichte Anstieg der mittleren Fließgeschwindigkeit weiter verfolgbar. In Nordost-Grönland ist ein bemerkenswerter Unterschied des mittleren Fließverhaltens der beiden unmittelbar benachbarten Gletscher Nioghalvfjerdsbræ und Zachariæ Isstrøm zu konstatieren. Während sich die mittlere Fließgeschwindigkeit des Nioghalvfjerdsbræ seit Jahren kaum geändert hat, ist für den Zachariæ Isstrøm ein Anstieg der mittleren Fließgeschwindigkeit von ca. 5 m/Tag (vor 2012) auf ca. 9 m/Tag (2016) zu verzeichnen. Insgesamt wird damit eine deutlich erhöhte Dynamik der Ausflussgletscher in Nordgrönland erkennbar. Ebenso lässt sich eine starke saisonale Variabilität feststellen, die erst durch die höhere Szenenanzahl der Landsat-7- und -8-Satelliten erfassbar ist. Diese hohe Variabilität der Fließgeschwindigkeiten auf den verschiedenen Zeitskalen (u.a. langfristiger Trend versus saisonaler Variabilität) muss durch erhebliche Differenzen in der Eisdynamik und den Randbedingungen (sowohl klimatisch als auch in Wechselwirkung mit dem Ozean) erklärt und weiter untersucht werden. Datenportal: Velocity Fields of Greenland Outlet Glaciers (https://data1.geo.tu-dresden.de/flow_velocity/index.shtml)
Publications
- (2015): A processing system to monitor Greenland outlet glacier velocity variations at decadal and seasonal time scales utilizing the Landsat imagery, Remote Sensing of the Environment, 169, 1–19
Rosenau, R., M. Scheinert, R. Dietrich
(See online at https://doi.org/10.1016/j.rse.2015.07.012) - (2016): Landsat Imagery and Its Treatment in a Publicly Available Data Portal to Monitor Flow Velocity Variations of Greenland Outlet Glaciers, AGU Fall Meeting, Abstracts, C33B-0799, San Francisco, 12–16 December 2016
Scheinert, M., R. Rosenau, B. Ebermann, M. Horwath
- (2016): Using Landsat to take the long view on Greenland’s glaciers, EOS, 97 (29 December 2016)
Scheinert, M., R. Rosenau, B. Ebermann
(See online at https://dx.doi.org/10.1029/2016EO065625)
