Überwachung der Polareisschmelze durch Kombination von Daten verschiedener Satelliten

Die Antarktisregion ist besonders anfällig für den Klimawandel, und Studien haben gezeigt, dass sich das Abschmelzen der antarktischen Eisschilde in den letzten Jahren erheblich beschleunigt hat. Infolgedessen steigt der Meeresspiegel weltweit weiter an und bedroht das Leben der Küstenbewohner.

Angesichts der möglicherweise verheerenden Auswirkungen der schmelzenden Eisschilde in der Antarktis haben Wissenschaftler ihre Topographie und Höhe seit Jahrzehnten genau überwacht. Dies geschieht normalerweise mit Satelliten, die mit speziellen Altimeter-Radaren ausgestattet sind, die eine nahezu kontinuierliche Abdeckung des größten Teils der Antarktis bieten. In vielen Fällen werden Daten von mehreren Satellitenmissionen kombiniert, um eine höhere Genauigkeit und Präzision zu erreichen und Daten aus verschiedenen Zeiträumen zu vergleichen. Das Kombinieren dieser Daten ist jedoch aufgrund der unterschiedlichen Instrumentierungs- und Verarbeitungstechniken kein einfacher Prozess.

In einer kürzlich durchgeführten Studie testeten Forscher unter der Leitung von Professor Jingjuan Liao von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften einen neuen Ansatz, bei dem Höhendaten der antarktischen Eisdecke von zwei verschiedenen Satelliten kombiniert wurden. Wie in ihrem in SPIE’s veröffentlichten Artikel erklärt Zeitschrift für angewandte Fernerkundungwar ihr Ziel, eine genauere Karte der jüngsten Höhenänderungen des antarktischen Eisschilds zu erhalten und ihre Datenanalysemethoden zu validieren.

Die in der Studie verwendeten Daten stammen von Radar-Höhenmessern, die in CryoSat-2 und Sentinel-3 installiert sind, und entsprachen den Änderungen der Oberflächenhöhe der Eisdecke zwischen 2016 und 2019. CryoSat-2, das 2010 gestartet wurde, bietet eine größere Abdeckung des Antarktische Eisdecke und hat eine bessere Genauigkeit in komplexen Randregionen von Eisschilden. Im Gegensatz dazu bietet der 2016 eingeführte Sentinel-3 unter den meisten Bedingungen eine höhere Auflösung und eine bessere Leistung in großen flachen Bereichen.

Um die Genauigkeit der Ergebnisse zu verbessern, filterte das Team die Daten zunächst mit einem Clustering-Algorithmus. Im Wesentlichen teilte der Algorithmus die Eingabedatenpunkte gemäß ihrem Wert in Cluster auf und verwarf Cluster, die Ausreißer enthielten (die wahrscheinlich große Messfehler darstellten).

Darüber hinaus setzte das Team ein Anpassungsmodell ein, das entwickelt wurde, um Höhenänderungen aus den kombinierten Satellitendaten zu extrahieren und gleichzeitig Messverzerrungen zu korrigieren. Um die Ergebnisse dieses Modells zu validieren, verglichen sie sie mit zuverlässigen Höhendaten, die mit anderen Höhenmessern gesammelt wurden.

Ihre Analysen zeigten, dass die durchschnittliche Höhe der Eisschilde zwischen 2016 und 2019 um 4,3 ± 0,9 cm/Jahr zurückgegangen war. Die innere kontinentale Eisdecke, wo das Gelände meist flach ist, hatte jedoch eine mildere Abnahme von nur 1,1 ± 0,3 cm pro Jahr gezeigt. „Wir haben eine Korrelation zwischen Höhenänderungen und der Oberflächenneigung abgeleitet, wobei schnelle Höhenänderungen häufiger in Gebieten mit großen Geländeunebenheiten wie bergigen und marginalen Eisschelfs auftreten“, sagte Liao.

Mit diesen Ergebnissen hoffen die Forscher, dass ihr Ansatz bei zukünftigen Untersuchungen der antarktischen Eisschilde Anwendung finden wird. „Unsere Studie stellt eine effektive Methode zur Verbesserung der Messgenauigkeit dar, indem Höheninformationen von neuen Radar-Höhenmessern kombiniert werden. Dies könnte eine langfristige Überwachung des globalen Klimawandels in der Antarktisregion ermöglichen“, sagte Liao.

Fortgesetzte Bemühungen an dieser Front könnten dazu beitragen, die nachteiligen Auswirkungen der globalen Erwärmung in den Polen abzumildern.