ENVEO IT, eine Firma mit Aktivitäten auf dem Gebiet der Fernerkundung aus dem Weltraum, wurde vor kurzem Mitglied des APRI. Ein thematischer Schwerpunkt von ENVEO liegt auf der Forschung und Überwachung der Kryosphäre. Motivation für den Beitritt sind Koordination und Öffentlichkeitsarbeit von APRI für Aktivitäten im Bereich der Polarforschung, die von Institutionen in Österreich durchgeführt werden. Das APRI ist eine effiziente Anlaufstelle für diese Forschungsaktivitäten, erhöht deren Sichtbarkeit und erleichtert den Zugang zu internationalen Forschungspartnern und polaren Forschungsgremien.
ENVEOs Kerntätigkeit umfasst die Entwicklung von Methoden zur Ableitung von Umwelt-Parametern aus Daten von Erdbeobachtungssatelliten, die laufende Generierung derartiger Produkte und darauf beruhende Dienstleistungen für Anwendungen in Hydrologie, Wasserwirtschaft und Klimaforschung. Ein wichtiges Anwendungsgebiet ist die Land-Kryosphäre, wobei das Angebot verschiedene Produkte betreffend Schnee, Gletscher und Eisschilde umfasst, deren Abdeckung je nach Aufgabe vom regionalen bis zum globalen Bereich reicht. In diesem Blog zeigen wir Beispiele für ENVEO-Produkte polarer Eisschilde.
Karten der Fließgeschwindigkeiten polarer Eismassen, die von ENVEO aus Daten der Sentinel-1 Mission erstellt werden.
Fließgeschwindigkeiten des Antarktischen Eisschildes
Die Sentinel-1 Mission des europäischen Copernicus Programms, deren erster Satellit im Jahre 2014 in die Erdumlauf gelangte, eröffnete hervorragende neue Möglichkeiten zur Beobachtung der Dynamik polarer Eismassen. Mit dem abbildenden Radar System (SAR) werden Eisschilde, Eiskappen und Gletscher in enger zeitlicher Folge erfasst. ENVEO entwickelte spezielle Verfahren, um aus SAR-Daten von Sentinel-1 hoch auflösende Karten der Fließgeschwindigkeit zu erstellen. Die Zeitserien der Fließgeschwindigkeiten der Eisschilde aus Sentinel-1 Daten beginnen im Jahr 2014 und werden laufend aktualisiert.
Die Fließgeschwindigkeiten der Antarktischen Eismassen werden mit Verfahren der Bildkorrelation aus Bildern der rückgestreuten Intensität des Radarsignals erstellt. Die Karten umfassen sämtliche Gebiete des Kontinents nördlich von 78.7°S und werden in einem Raster von 200 m Pixelgröße gespeichert. Die Gebiete südlich der polaren Lücke werden von Sentinel-1 SAR nicht erfasst. Die zeitliche Folge der Daten unterscheidet sich für verschiedene Teilbereiche des Eisschildes. Zonen mit hohen Fließgeschwindigkeiten und starken zeitlichen Änderungen werden in Abständen von 6 bis 12 Tagen kartiert. Es handelt sich dabei um die Antarktische Halbinsel, große Bereiche der Westantarktis und einige Küstenabschnitte der Ostantarktis.
Karte der Eisgeschwindigkeit (Magnitude in m/Tag) an der Antarktischen Halbinsel, abgeleitet aus Sentinel-1 SAR-Daten.
Die Karte der Antarktischen Halbinsel zeigt das komplexe räumliche Muster der Fließgeschwindigkeiten, wobei Topographie und vorgelagertes Schelfeis wesentliche Faktoren für die Variabilität sind. Ein typisches Beispiel für Eisströme der Westantarktis zeigt die Abbildung des Thwaites Gletschers mit einem Profil von zeitlichen Änderungen entlang der zentralen Fließlinie. Von 2014 bis 2025 nahm die Geschwindigkeit kontinuierlich zu, was zu großen Verlusten an Masse zufolge des erhöhten Ausstoßes von Eis in den angrenzenden Ozean führte.
Karte der Fließgeschwindigkeit des Thwaites Gletschers, Westantarktis, und zeitliche Folge der Geschwindigkeit von 2014 bis 2025 entlang der zentralen Fließlinie. Der Übergangsbereich von aufsitzendem zu schwimmendem Eis des Gletschers erstreckt sich zwischen km 230 und km 245.
Karte der Eisgeschwindigkeit von Grönland und Eis-Ausstoß in den Ozean
Die Karte der Eisgeschwindigkeit von Grönland, abgeleitet aus Sentinel-1 Daten, zeigt mittlere Geschwindigkeiten der Periode 2014 bis 2024, in einem Raster von 250 m Ausdehnung. Es ist ein Mosaik aus SAR-Daten einzelner Aufnahmestreifen in Zeitabständen von 6 und 12 Tagen, wobei nahezu 55 Tausend einzelne SAR-Bilder verwendet wurden. Für die Erstellung der Geschwindigkeitskarten wurde eine Kombination von Methoden der Bildkorrelation und der Radar-Interferometrie (InSAR) angewandt. Für die Erfassung schnell fließender Gletscher ist die Bildkorrelation geeignet. Für zentrale Bereiche des Eisschildes mit langsamen Fließgeschwindigkeiten bringt die InSAR Methode wesentliche Verbesserung.
Karte der Eisgeschwindigkeit von Grönland, abgeleitet aus Sentinel-1 Daten. Der Umriss umrandet das Gebiet des Academy Gletschers, für den die nächste Abbildung eine Analyse des Eisexports zeigt.
Das operationelle System von ENVEO zur Kartierung der Eisgeschwindigkeiten ist eine Grundlage für die Erstellung von Zeitserien des Eisexports von aufsitzendem zu schwimmendem Eis und für das Kalben von Eis in den Ozean. In Grönland waren im Mittel über das vergangene Jahrzehnt die Massenverluste durch Schmelzen an der Oberfläche und durch Eisexport an Auslassgletschern von etwa derselben Größe. Das Beispiel zeigt den Eisexport des Academy Gletschers in Nordost-Grönland von 2015 bis 2025. Die monatlichen Werte der Fließgeschwindigkeit beruhen auf Sentinel-1 Daten. Die Eisdicke wurde vom Flugzeug aus mit einem sondierenden Radarsystem gemessen. Die Zeitserie zeigt jahreszeitliche und längerfristige Schwankungen des Eisexports.
Fließgeschwindigkeit von Gletschern in Nordgrönland, abgeleitet aus Sentinel-1 Daten, und Eisexport (Gt/Jahr) des Academy Gletschers von 2015 bis 2025, basierend auf Geschwindigkeit und Dicke des Eisstroms
Resümee und Ausblick
Die Aktivitäten betreffend die Erstellung von Produkten zur Dynamik und Massenbilanz von Eisschilden, die in diesem Blog vorgestellt werden, wurden von der ESA Climate Change Initiative (CCI), dem ESA Polar Science Cluster und dem EU Copernicus Climate Change Service (C3S) Programm unterstützt. Seit 2025 leitet ENVEO den C3S Service on Essential Climate Variables für die Land-Kryosphäre.
ENVEOs Forschungs-Aktivitäten und Produkte betreffend physikalische Parameter von Eisschilden umfassen die laufende Kartierung von Fließgeschwindigkeiten, die Ermittlung des Eisexports von Auslassgletschern und die Kartierung der Ausdehnung und zeitlichen Änderungen der Bereiche mit schmelzendem Schnee und Eis. Das flächendeckende Produkt zur Schnee- und Eisschmelze über Grönland und der Antarktis mit dichter zeitlicher Folge beruht auf Daten des Scatterometers (ASCAT) des METOP Satelliten, das Produkt für regionale Anwendungen mit hoher räumlicher Auflösung jedoch auf Sentinel-1 Daten. Laufende Aktivitäten von ENVEO befassen sich unter anderem mit der weiteren Verbesserung von Methoden für Produkte betreffend die Erfassung von Parametern der Eisdynamik und der Massenbilanz von Eisschilden und Gletschern. In diesem Kontext ist ENVEO im Rahmen von ESA-Projekten an Vorbereitungen für den Einsatz der zukünftigen Satellitenmissionen „Copernicus Sentinel-1 Next Generation“ und „Radar Observing System for Europe at L-band (ROSE-L)“ beteiligt.
Medieninformation
Verfasst von Helmut Rott, Jan Wuite und Thomas Nagler.
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Layout: APRI-Media-Team.
Fotos: © ENVEO.
Literatur:
Wuite, J., Nagler, T., Hetzenecker, M., Rott, H.: 2025. Ten years of polar ice velocity mapping using Copernicus Sentinel-1. Remote Sensing of Environment, 332, 115092, https://doi.org/10.1016/j.rse.2025.115092.
