Laut einer kürzlich veröffentlichten Studie könnte ein spezialisiertes tragbares Radar als Frühwarnsystem dienen, um das Risiko für Menschen zu verringern, die auf küstennahem Meereis arbeiten.
Die Forscher schlagen vor, dass die Verwendung eines tragbaren interferometrischen Radars schnell kleine Veränderungen aufdecken kann, die auf eine bevorstehende Bewegung oder Ablösung des Eises hindeuten könnten, was wichtig ist, da der Klimawandel das Eisverhalten beeinflusst. Die Fähigkeit könnte auch für die küstennahe Navigation nützlich sein.
„Wenn Sie herausfinden wollen, was das küstennahe Eis instabil macht und sich von der Küste löst, müssen wir in der Lage sein, einige Frühwarnsignale zu erkennen“, sagte Andy Mahoney, wissenschaftlicher Assistenzprofessor am Fairbanks Geophysical Institute der Universität von Alaska.
Shorefast-Eis – auch bekannt als landfestes Eis – ist Eis, das an der Küste haftet.
„Satelliten geben Ihnen Momentaufnahmen, die durch Stunden, wenn nicht Tage getrennt sind“, sagte er. „Dieses tragbare bodengestützte System kann ständig nach Anzeichen von Instabilität suchen.“
Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft und Technologie der kalten Regionen. Der ehemalige UAF-Doktorand Dyre Oliver Dammann ist der Hauptautor. UAF-Professor für Ozeanografie Mark Johnson, Mahoney und die Kollegen des Geophysical Institute Emily Fedders, eine Doktorandin, und Forschungsprofessor Mark Fahnestock gehören zu den sieben Co-Autoren.
Bilder von einem tragbaren bodengestützten Radar-Interferometer können Veränderungen des Meereises bis auf den Zentimeter- und Millimeterbereich aufzeigen. Die Geräte können Bereiche kontinuierlich überwachen.
Interferometrisches Radar unterscheidet sich von normalem Radar dadurch, dass es zwei verschiedene Bilder eines Objekts vergleicht, um kleine Änderungen in der Entfernung zu ihm zu identifizieren. Durch das Sammeln einer nahezu kontinuierlichen Zeitreihe von Daten von einem einzigen Ort kann das küstengestützte interferometrische Radar die Kompression oder Dehnung des Meereises messen, bevor es versagt. Es kann auch kleine Risse erkennen, die von Beobachtern auf dem Eis möglicherweise unbemerkt bleiben.
Forscher des UAF Geophysical Institute, des UAF College of Fisheries and Ocean Sciences und Institutionen in Oregon, New Hampshire, Norwegen und Japan sammelten und analysierten mehrere Messreihen in Utqiaġvik, Alaska.
Sie verwendeten das tragbare interferometrische Radar, um nach Beweisen für die Belastung des Eises durch Wind und Meeresspiegeländerungen zu suchen. Das Radar konnte eine Verschiebung von nur einem Zentimeter erkennen.
Festes Eis in flachen Wassertiefen wie in der Nähe von Utqiaġvik besteht aus Pfannen mit glattem, schwimmendem Eis, das durch Grate aus deformiertem Eis verankert ist, die auf dem Meeresboden ruhen. Winde und Strömungen allein lösen normalerweise kein auf diese Weise geerdetes Eis. Sturmfluten oder Fluten in Verbindung mit auflandigen Winden können das aufgesetzte Eis anheben und es wahrscheinlicher machen, dass es sich löst.
Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Verarbeitung von Radardaten nahezu in Echtzeit das Risiko für Menschen auf dem Eis verringern kann, indem es als Frühwarnsystem für Fraktur-, Destabilisierungs- und Ausbruchsereignisse dient. Es könnte auch als Warnung für Schiffe dienen, die in Küstennähe fahren.
Sie geben auch an, dass die saisonale Überwachung bei der langfristigen strategischen Entscheidungsfindung als Reaktion auf großflächige Umweltveränderungen hilfreich sein könnte.
Die Forschung ist die neueste in einem kontinuierlichen Versuch, das Verhalten von Küsteneis besser zu verstehen.
Ziel ist es, interferometrische Bilder einer Vielzahl von Eiswechselwirkungen zu sammeln: Landeis, das mit dem treibenden Eis interagiert, Landeis, das vom Wind beeinflusst wird, und Landeis während einer Periode mit höherem Meeresspiegel beispielsweise aufgrund von auflandigem Wind.
„Durch diese Beobachtungen können wir etwas mehr darüber erfahren, wie landfestes Eis in diesen verschiedenen Szenarien reagiert“, sagte Fedders. „Das letztendliche Ziel wäre es, dies in eine bessere Vorhersage der Stabilität von landfestem Eis einzubeziehen.“
Forscher waren letztes Jahr wieder in der Gegend.
„Wir haben einige interessante Gezeitenbewegungen in einer Zeit gesehen, als es kein Packeis auf dem Festeis gab, wo eine Führung offen war“, sagte Fedders. „Das war etwas, was wir vorher noch nicht mit dem Radar erfasst hatten.“
Mehr Informationen:
Dyre Oliver Dammann et al, Bodengestützte Radarinterferometrie zur Überwachung der Dynamik von landfestem Meereis, Wissenschaft und Technologie der kalten Regionen (2023). DOI: 10.1016/j.coldregions.2023.103779