Radarinterferometrische Untersuchungen mit ERS-1/2 auf der Antarktischen Halbinsel

Abstract

Synthetic Aperture Radar Interferometry (InSAR) ermöglicht effiziente Untersuchungen von polaren Regionen, mit denen ein Beitrag zur Bestimmung von Massenbilanzen geleistet werden kann. Dieser Parameter hat entscheidenden Einfluss auf den globalen Meeresspiegel. <br /> Die Antarktische Halbinsel ist ein Raum, der besonders empfindlich auf Änderungen der klimatischen Bedingungen reagiert und für den von einem positiven Beitrag zum Meeresspiegelanstieg ausgegangen wird. Zur Quantifizierung dessen, sind präzise Kenntnisse des Verhaltens von Eisströmen, Gletschern und Schelfeisen erforderlich. Die eingesetzte Methodik kann dafür glaziologische Schlüsselparameter wie Fließgeschwindigkeiten und Höheninformationen bestimmen. Diese werden in der vorliegenden Arbeit für zwei Untersuchungsgebiete – King George Island, mit einer auf Klimaänderungen empfindlich reagierenden temperierten Eiskappe und Wilkins Schelfeis, das mit am nördlichsten verbleibende Schelfeis auf der Westseite der Antarktischen Halbinsel, das bereits teilweise zerfällt – abgeleitet. <br /> Aufgrund der sich schnell ändernden Oberflächenbedingungen in diesen Regionen, können nur Aufnahmen in zeitlich sehr kurzen Abständen verwendet werden. Daher kommen ausschließlich Radardaten der European Remote Sensing Satellites (ERS) aus bestimmten Missions Phasen, die dies erfüllen, zum Einsatz. Dadurch ermöglicht sich eine Bestimmung von Ergebnissen, die ausschließlich aus Mitte der 1990’er Jahre stammen. <br /> Nachdem in dieser Arbeit die Grundlagen der differentiellen Radarinterferometrie erläutert werden, wird die komplette Prozessierungskette der Verarbeitung der Radardaten vorgelegt. Zudem wird auf die Besonderheiten, die sich speziell bei diesen Untersuchungen ergeben, eingegangen. <br /> Die im Folgenden genannten, wesentlichen Ergebnisse, erlauben Aussagen mit hoher Genauigkeit, hoher räumlicher Auflösung und gleichzeitig flächenhafter Abdeckung für die Untersuchungsgebiete.<br /> Für King George Island wird ein Geschwindigkeitsfeld bestimmt, das die gesamte Insel abdeckt und Geschwindigkeiten von bis zu 120 m/a im Bereich von Auslassgletschern aufweist. Es wird zusätzlich für ein Teilgebiet der Eiskappe ein Höhenmodell mit einer vertikalen Genauigkeit von ± 18 m erstellt.<br /> Für das Untersuchungsgebiet Wilkins Schelfeis wird zum ersten Mal ein Geschwindigkeitsfeld, das einen Teil des Schelfeises abdeckt, bestimmt. Dies weist eine Genauigkeit von ± 10 m/a auf und enthüllt differenzierte Fließstrukturen in räumlich hoher Auflösung von 50 m. Es werden erstmalig Geschwindigkeiten für einen Teil der Zuflussgletscher zum Schelfeis mit gleicher Genauigkeit hergeleitet. Die Geschwindigkeiten erreichen dabei Werte von bis zu 265 m/a. Für das Schelfeis werden größtenteils Werte zwischen 35 m/a – 105 m/a gemessen. Für einen Teil der Zuflussgletscher auf dem Gebiet von Alexander Island wird ein Höhenmodell mit 50 m Auflösung und einer Genauigkeit von ± 18 m erstellt. Dies bedeutet eine enorme Verbesserung zu den bisher für diesen Raum verfügbaren Höhenmodellen, sowohl was die vertikale Genauigkeit als auch die räumliche Auflösung betrifft. Zusätzlich werden Untersuchungen zum Einsatz von Tidenmodellen zu InSAR Zwecken angestellt und die Schwimmgrenze des Schelfeises in einem Teilgebiet neu bestimmt. <br /> Die aus der Arbeit gewonnenen Ergebnisse sind zum Teil bereits in geophysikalische Modelle (King George Island) eingeflossen bzw. werden in solchen zum Einsatz kommen (Wilkins Schelfeis). Des Weiteren stellen sie eine Basis für Vergleiche mit Daten aus anderen Zeitepochen, wenn verfügbar, zur möglichen Bestimmung von Änderungen im Fließverhalten dar. Damit würde eine Aussage über Reaktionen auf Klimaänderungen und einen potentiellen Beitrag zum Meeresspiegelanstieg möglich.