12. Juni 2019
Südamerika

Tan­DEM-X of­fen­bart Glet­scher­mas­se im De­tail

TerraSAR-X Aufnahme: Upsala-Gletscher in Patagonien
Ter­ra­SAR-X Auf­nah­me: Up­sa­la-Glet­scher in Pa­ta­go­ni­en
Bild 1/3, Credit: DLR (CC BY 3.0)

TerraSAR-X Aufnahme: Upsala-Gletscher in Patagonien

Künst­lich ein­ge­färb­tes Ter­ra­SAR-X Bild (Strip­mo­de) des Up­sa­la-Glet­schers in Pa­ta­go­ni­en/Ar­gen­ti­ni­en vom 7. Ja­nu­ar 2008. Die Far­ben ge­ben Aus­kunft über die Rau­ig­keit der Ge­län­deo­ber­flä­che, Ge­bie­te die vor­nehm­lich glatt für das Ra­dar er­schei­nen sind in dunk­le­ren Grau- und Blau­tö­nen ein­ge­färbt. Be­rei­che mit ei­ner grö­be­ren Ober­flä­chen­struk­tur er­schei­nen da­ge­gen in Gelb­tö­nen.      
Massenveränderung im Radarblick: Südpatagonisches Inlandeis
Mas­sen­ver­än­de­rung im Radar­blick: Süd­pa­ta­go­ni­sches In­land­eis
Bild 2/3, Credit: Malz et. al. 2018 doi:10.3390/rs10020188

Massenveränderung im Radarblick: Südpatagonisches Inlandeis

Aus­schnitt aus Kar­te der Ho­hen­än­de­rung des Süd­pa­ta­go­ni­schen In­land­ei­ses; die Na­men in der Kar­te be­zeich­nen die wich­tigs­ten Aus­lass­glet­scher. (a) pi­xel-ba­sier­te Ab­schät­zung der Mas­sen­än­de­rung im Zeit­raum zwi­schen 2000-2015, (b) für den Be­reich des Glet­sche­rein­zugs­ge­bie­tes ab­ge­schätz­te mitt­le­re Mas­sen­ver­än­de­rung. Für die Ana­ly­se wur­den Hö­hen­mo­del­le der Shutt­le Ra­dar To­po­gra­phie-Missi­on aus dem Jahr 2000 mit Hö­hen­mo­del­len der Tan­DEM-X-Missi­on aus dem Zeit­raum 2011-2015 her­an­ge­zo­gen.      
Gletschervermessung vor Ort
Glet­scher­ver­mes­sung vor Ort
Bild 3/3, Credit: FAU/Matthias Braun

Gletschervermessung vor Ort

Gla­zio­lo­gi­sche Bo­den­mes­sun­gen am Grey-Glet­scher (Ar­gen­ti­ni­en). Stan­gen wer­den in den Glet­scher ein­ge­bohrt um die Ab­schmelz­ra­ten zu mes­sen. Sol­che Mes­sun­gen die­nen als Re­fe­renz für die Ana­ly­sen mit­tels Sa­tel­li­ten­da­ten.      

Schwerpunkte: Erdbeobachtung, Raumfahrt, Globaler Wandel

Um die Entwicklung eines Gletschers genau verstehen und vorhersagen zu können, muss man seine Masse genau kennen. Wie wichtig diese Daten sind, zeigt sich besonders in Südamerika: Auf lokaler Ebene, in den tropischen Regionen zwischen Bolivien und Venezuela, sichert das Schmelzwasser der Gletscher die Trinkwasserversorgung während der Trockenzeit. Die grundlegenden Daten über die Massenveränderung der Gletscher sind jedoch nicht einfach zu beschaffen. Dabei tragen die Massenverluste global gesehen auch zum Anstieg des Meeresspiegels bei. Wie ein neues Analyseverfahren unter Verwendung von TanDEM-X-Daten zeigt, gilt das vor allem für Patagonien.

Üblicherweise müssen die Wissenschaftler die Gletschermassenänderungen vor Ort vermessen - problematisch bei großen und unzugänglichen Gebieten. Allein die patagonischen Eisfelder haben eine Gesamtfläche von fast 18.000 Quadratkilometer und liegen an der Grenze zwischen Chile und Argentinien in den Anden. Alternativ geben Schwerefeld-Messungen per Satellit Aufschluss über die Massenbilanz. Eine Methode, die sich jedoch nicht für Gletscher in tropischen Regionen mit geringer Eisbedeckung eignet. TanDEM-X bietet nun die Möglichkeit die Massenbilanz von Gletschern per Radarfernerkundung zu bestimmen - mit einem einheitlichen Messverfahren und so genau wie nie zuvor. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben eine spezielle Verarbeitungsmethode entwickelt und konnten damit aus den Radardaten erstmals ein detailliertes Bild der Massenänderungen sämtlicher Gletscher Südamerikas gewinnen.

Ganze Gletscher verschwunden

Die FAU-Studie zeigt, dass die patagonischen Eisfelder die größten Verluste erlitten haben - Neben den Massenverlusten der großen Eisfelder sind bereits ganze Gletscher verschwunden. Zwischen 2000 und der Zeitspanne 2011-2015 schrumpfte das patagonische Inlandeis jährlich um rund 17,4 Gigatonnen. Das entspricht einem Rückgang von 19,3 Kubikkilometer pro Jahr und übertrifft selbst den Massenverlust von Gletschern, die in den Tropen liegen. Die Analyse der TanDEM-X-Daten bestätigt vorangegangene Untersuchungen und offenbart nun eine dramatische Entwicklung, wie sie bislang nur für Gebiete in Bolivien und Peru bekannt war.

Die TanDEM-X-Geländemodelle erfassen Höhenunterschiede mit einer Genauigkeit von einem Meter. So lassen sich selbst einzelne Gletscher präzise untersuchen. Die FAU-Geographen aus den Bereichen Fernerkundung und Geoinformation sowie physikalische Klimatologie um Prof. Dr. Matthias Braun und Dr. Tobias Sauter nutzen diese Daten aus dem Zeitraum 2011-2015 und verglichen sie mit Aufnahmen der Shuttle Radar Topographie-Mission aus dem Jahr 2000. Aus der Differenz berechneten sie, in einem komplexen Verfahren, zunächst die Höhenveränderungen der Gletscher und daraus die Veränderungen der Gletschermasse. Dank der hochauflösenden TanDEM-X Daten und der neuen Verarbeitungsmethode war es den FAU-Forschern somit erstmals möglich, die großen patagonischen Inlandeisflächen getrennt von den umliegenden Gletschern zu analysieren. Die Ergebnisse der weitreichenden Studie wurden im Fachmagazin „Nature Climate Change“ veröffentlicht und finden möglicherweise Eingang in den nächsten Bericht des Weltklimarats.

Fortsetzung TanDEM-X und Tandem-L

Derzeit läuft eine Aktualisierung des globalen Geländemodells der TanDEM-X-Mission - die Erlanger Forscher hoffen daher, von diesen Daten in Zukunft noch mehr profitieren zu können. Sie möchten ihre Analysen auch auf andere Regionen ausdehnen und vor allem zeitlich fortschreiben. Eine weitere Hoffnung der Geographen ruht auf Tandem-L, der Nachfolgemission zu TanDEM-X. Ziel von Tandem-L ist es, die Landmasse der Erde im Wochenrhythmus abzubilden. Im L-Band-Frequenzbereich von 23,6 Zentimeter könnten die Radarsignale der neuartigen Satelliten durch die Vegetation durch und in den Erdboden hineindringen. So sollen Radar-Tomographische-Aufnahmen ein Bestandteil der Tandem-L-Mission sein, um eine noch genauere Erfassung der Gletschermassen zu ermöglichen. Künftig könnten die FAU-Wissenschaftler die Gletschergebiete in Südamerika zeitlich und räumlich hochgenau beobachten und weitere wertvolle Erkenntnisse daraus erarbeiten.

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    Wis­sen­schaft­li­che Ko­or­di­na­to­rin
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    In­sti­tut für Hoch­fre­quenz­tech­nik und Ra­dar­sys­te­me
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