Combined satellite observation for current mass balance and decadal changes of the Antarctic Ice Shelves

Når innlandsisen i Antarktis vokser eller minker, har det en direkte innvirkning på det globale havnivået. Økt kunnskap om pågående endringer i Antarktis er derfor viktig for å kunne forutsi den framtidige effekten av global oppvarming. Isbremmer dannes når innlandsisen strømmer ut mot kysten og mister kontakten med berggrunnen slik at den begynner å flyte på havoverflaten. Denne flytende delen av innlandsisen er sensitiv til både atmosfæriske og oseaniske prosesser, og endringer her kan forplante seg til innlandet og regulere hvor mye is som strømmer ut i havet. I dette prosjektet ble det brukt flere typer satellitt-data fra de siste tiårene til å måle endringer av hastighet, tykkelse og utbredelse av isbremmer i Dronning Maud Land (DML). Denne delen av Antarktis vender mot det atlantiske og indiske hav, og her er tidligere kunnskap om isbremmenes tilstand begrenset. Prosjektet har resultert i fire tekniske og vitenskapelige hovedfunn som er kort oppsummert under: (1) Seismometere på Troll-stasjonen måler flere typer signal som verken kan relateres til jordskjelv eller såkalte is-skjelv fra oppsprekking eller isbevegelse. Ved hjelp av satellittbilder fra ESA's Envisat fant vi at disse signalene har sin opprinnelse fra isfjell som driver langs kysten. Signalene kan oppstå når isfjellene kolliderer med forhøyninger på havbunnen, andre isfjell eller isbremmer, eller når havvann settes i bevegelse rundt isfjellene. Ved å kombinere seismiske data med radarbilder fra satellitt kan man overvåke isfjell-drift året rundt, og hente ut mer informasjon enn fra de to teknikkene hver for seg. Slik overvåkning er viktig for å beregne ferskvannstilførselen fra isfjell, for å evaluere isfjellenes rolle i dannelsen av havis om vinteren, og for å kartlegge udokumenterte forhøyninger i havbunnen der isfjellene støter på grunn og kan bli værende i lang tid. (2) Vi analyserte et spesialbestilt sett av radarbilder fra Radarsat-2 som ble tatt opp over flere år etter 2011 for å overvåke endringer langs kysten av DML, slik som bevegelse av isbremmenes kalvingsfront, lokasjon og hyppighet av isfjell-kalving, og isbremmenes overflatestruktur og strømningsfelt. Vi sammenlignet bilder fra Radarsat-2 mellom ulike sesonger og med andre satellittbilder fra ESA?s Sentinel-1 og Sentinel-2. Vi fant at disse nyere satellittene også er velegnet for overvåkning av kystsonen, og at radarbilder fra vinteren er bedre egnet enn fra sommeren til tross for tettere havis foran isbremmene på vinteren. Ved å sammenligne våre Radarsat-2 data fra seks observasjonskampanjer i 2012-13 med lignende data fra 2004 og 2009, identifiserte vi en håndfull kalvinger av isfjell som i utstrekning tilsvarte ca. 5% av kalvingsfrontene. De resterende 95% av kalvingsfrontene beveget seg gradvis framover i samsvar med overflatehastigheten til isbremmene. (3) Radarsat-2 dataene ble videre analysert med bildekorrelasjonsteknikker for å kartlegge isens strømningshastighet på overflaten. På isbremmen Fimbulisen identifiserte vi tre udokumenterte grunningspunkt der isen støter på berggrunn, bremses ned, og løftes ca. 10 m over omgivelsene der isbremmen flyter fritt. Disse grunningspunktene er viktige for den dynamiske stabiliteten til isbremmen. (4) Vi sammenlignet også våre hastighetsdata med tilgjengelige data fra tidligere år, og konkluderte med at strømningshastigheten i indre deler av Fimbulisen har minket med noen meter per år over det siste tiåret. Dette er et interessant funn, men vi har ikke klart å fastslå den fysiske mekanismen som ligger bak den minkende utstrømningen.

This project hosted a new collaboration with NORSAR scientists who have seismic expertise which we don't have at NPI. Also, together with this project and other more field-oriented projects, we generated a more comprehensive knwoledge on dynamics of Dronning Maud Land coast, East Antarctica.

This project will use remote sensing techniques to develop comprehensive knowledge of the current status and decadal changes of the Dronning Maud Land (DML) Ice Shelves in East Antarctica where Norway makes a terrestrial claim. The knowledge involves dete rmining the temporal variations in the 1) ice-flow fields, 2) surface elevation, and 3) ice thickness. These parameters will be used to assess the mass balance and basal melting rates of the ice shelves. The variations in these parameters reflect the dynamics of the interconnected system that is composed of ocean, shelf ice, and outlet glacier, a system that also heavily affects the mass balance of the upstream ice sheet. Moreover, algorithms developed in this project will contribute to ESA's program. A P h.D. student supported by this project will analyze the satellite data and interpret these results in the context of glaciology. To initiate the thesis work at the beginning of the 2014-15 academic year, we request the project start date of 1st of August, 2014. All parameters derived in this project will be full y released through NPI's data center.