ROMFORSK-Program for romforskning

Sjøis er en av de mest fremredende klima indikatorer i Arktis og sjøisdata er derfor viktig både i klimaforskning og i operasjonell monitorering og iskart produksjon. Dette prosjektet har fokusert på å utlede høyoppløselige isdriftdata fra SAR satelitter. Isdrift er årsak til at sjøisen forflytter seg, som igjen medfører at det dannes råker og rygger i isdekket og at ismasser blir eksportert ut av Arktis. Ved bruk av gjentatte SAR bilder over sjøis kan isdriften bli målt med større romlig oppløsning og bedre nøyaktighet enn det som har vært mulig med andre satelitter. Data fra de nye satelittene Sentinel-1 A og B gjør at data dekningen med SAR bilder er blitt betydelig forbedret I de siste årene. Dette gjør at isdriften kan bli beregnet daglig over store områder av Arktis. I dette prosjektet har det blitt utviklet det en ny algoritme som kan brukes operasjonelt på to-polariserte Sentinel-1 data for å beregne høy-oppløselige isdrift-felter. Den første delen av algoritmen er basert på ?feature-tracking?. Det neste skrittet i algoritmeutviklingen har vært å kombinere ?feature tracking? og den mer tradisjonelle ?pattern-matching? i den same prosesseringskjeden. Denne kombinasjonen utnytter fordelene med de metodene og gir bedre resultater hvor blant annet rotasjon i isfeltet er inkludert i drift vektorene. Resultene av den kombinerten metode ble publisert i august 2017. Den kombinerte algoritmen kan bli brukt til å produsere isdrift vektorer fra Sentinel-1 data operasjonelt under Copernicus marine tjenester. Algoritmen kan også bli brukt av Meteorlogisk Institutt til å produsere isdrift kart som del av den norske istjenesten. Under et felteksperiment med KV Svalbard i Framstredet i juli 2016 ble tre transpondere satt ut på isen for å måle detaljert isdrift med høy tidsoppløsning. Disse datane er blitt brukt sammen med andre data til å validere isdrift algoritmen i dette området. Resultatene av arbeidet er blitt presentert på flere konferanser og publikasjoner. Den første artikkelen ble pubilsert i ?The Cryosphere? i april 2016 og den andre i samme journal i august 2017. Gjentatte beregninger av isdrift fra Sentinel-1 data med oppløsning på ca. 1 km kan bli brukt videre til å estimere deformasjonen av isdriften, som viser konvergens og divergens i isdrift feltet.. Et langsiktige mål er å supplere isdriftdata med isklassifisering, begge beregnet fra SAR data, for å lage iskart som inneholder istyper, isdrift og isdeformasjon. Slike kart vil gi betydelig mer informasjon om sjøisen enn det som produseres i dagens iskart. I tillegg kan isdrift vektorene fra SAR bli kombinert med istjukkelse fra CryoSat-2 til å beregne isvolum fluks i Framstredet og andre områder i Arktis.

Sea-ice motion is an essential variable to observe from EO data, because it strongly influences the distribution of sea-ice on different spatial and temporal scales. Ice drift causes advection of ice from one region to another and export of ice from the Arctic Ocean to the sub-Arctic seas. The proposal will exploit Synthetic Aperture Radar (SAR) data from Sentinel-1and Radarsat-2 for sea ice research and prepare for operational use of Sentinel-1 data. The main objective of IceMotion is to develop new SAR-derived sea ice motion data with high resolution (ca. 1 km) to observe and model sea ice dynamics, in particular ice deformation. The ice drift will be based on combined use of pattern tracking and Doppler shift data. Such high-resolution ice drift data are not yet provided and will be important for observation of ice divergence/convergence, leads, ridges and other regional and local ice processes. A long-term goal is to combine sea ice drift, including deformation, with ice type classification from SAR data to create innovative, high-resolution ice maps. The results will be exploited towards user groups in polar regions such as sea-ice modeller, operational ice forecasting services, ice navigation, offshore operation, climate research and environmental monitoring including tracking of pollution embedded in sea ice. The proposal will develop a sustainable processing system for ice drift retrieval from Sentinel-1 and Radarsat-2 data, to be operated under Copernicus marine services.