Skalenübergreifende Charakterisierung von polaren Permafrost-Landschaften mittels Flugzeug- und Satellitengestützen Daten und geophysikalischen in-situ Messungen

Description: Im Lauf der letzten Dekaden wurde für große Teile der Arktis eine signifikante Erwärmung der Erdoberfläche und des oberflächennahen Untergrunds beobachtet. Deren Folgen zeigen sich bereits heute - beispielsweise in einer Ausbreitung der Buschvegetation und einer Vertiefung der saisonalen Auftauschicht. In Anbetracht der Bedeutung von Änderungen in Permafrostregionen für Umwelt, Infrastruktur und Klimasystem besteht ein dringender Bedarf, Parameter dieses Raumes großflächig zu bestimmen und kontinuierlich zu überwachen. Durch die Weite und spärlichen Besiedelung der Arktis sind diese Umweltdaten jedoch nur unzureichend verfügbar und ihre Erhebung ist kostenintensiv. In diesem Kontext können fernerkundliche Daten einen wichtigen Beitrag leisten; Flugzeug- und Satellitengestützte Systeme ermöglichen eine effiziente und flächendeckende Aufnahme von Oberflächeneigenschaften. Ziel des Projekts ist die Identifizierung und Quantifizierung von Zusammenhängen zwischen Eigenschaften der Erdoberfläche, welche durch Fernerkundung abgeleitet werden können, und Eigenschaften des Untergrunds, die den Zustand von Permafrostgebieten charakterisieren. Basierend auf diesen Ergebnissen ist ein weiteres Ziel die Erstellung von konzeptionellen Modellen, welche die Verschränkung und Verbindung von Umwelt-Parameter zeigen. Die Arbeiten werden in einem skalenübergreifenden Multi-Sensor-Ansatz durchgeführt. Der Fokus wird dabei auf die Identifizierung der Kopplungen zwischen Oberfläche und Untergrund, sowie auf den Einfluss des Betrachtungsmaßstabs gelegt. Als fernerkundliche Daten stehen zur Verfügung: (1) grob aufgelöste optische und thermische Satellitendaten, (2) mittel-aufgelöste Radar- und Multi-Spektraldaten und (3) hoch-aufgelöste Thermal-, Hyperspektral- und Laserscanner-Daten von regionalen Befliegungen. Die Charakterisierung des Untergrunds erfolgt mittels (1) geomorphologischer Kartierung, (2) Zeitreihen-Analyse der Temperatur und Bodenfeuchte aus abgeteuften Sensoren, (3) Ground Penetrating Radar (GPR) und (4) elektrischen Widerstandsmessungen. Fernerkundliche Daten der Erdoberfläche und geophysikalische Daten zum Untergrund werden mit multivariaten statistischen Methoden analysiert - mit dem Ziel Zusammenhängen zwischen Oberflächen- und Untergrund-Parametern des periglazialen Systems zu identifizieren und zu quantifizieren. Als Untersuchungsgebiete wurden die Mackenzie Delta Region und das Peel Plateau identifiziert. Beide Regionen liegen in Nord Kanada und zeigen innerhalb geringer Distanzen verschiedenartige, durch Permafrost geprägte Ökosysteme. Zudem stehen durch Vorstudien Daten zur Verfügung; zum einen Referenzdaten von Feld-Kampagnen und zum anderen Satellitenbilder verschiedener Sensoren. Darüber hinaus wird vom Alfred Wegener Institut eine Befliegung dieser Gebiete geplant und finanziert. Das Flugzeug wird mit einer vielfältigen Instrumentenauswahl bestückt; u. a. ein flugzeuggetragenes GPR, ein Laserscanner und eine hyperspektral Kamera.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Bodendaten ? Kartierung ? Photogrammetrie ? Radar ? Satellitenbild ? Satellitendaten ? Sensor ? Kanada ? Arktis ? Flugzeug ? Kartographie ? Spektralanalyse ? Zeitreihenanalyse ? Umweltmonitoring ? Globale Erwärmung ? Geoinformation ? Permafrost-Ökosystem ? Geophysikalische Erkundung ? Fernerkundungsdaten ? Umweltdaten ? Temperaturmessung ? Statistische Analyse ? Umweltinformation ? Bodenfeuchte ? Geodäsie ? Kausalzusammenhang ? Untergrund ? Quantitative Analyse ? Bodenmonitoring ? Bodenqualität ? Permafrost ? Erdoberfläche ? Geomorphologie ? Fernerkundung ? Referenzwert ? Klimasystem ? Regionale Verteilung ? Kontinuierliches Verfahren ? Mackenzie Delta Region ? Peel Plateau ? Auflösungsvermögen ? Untergrund [Boden] ?

Region: Bayern

Bounding boxes: 12.53381° .. 12.53381° x 47.795° .. 47.795°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Fachbereich Klimawissenschaften, Sektion Meereisphysik (Mitwirkende)
• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Arbeitsbereich Meteorologie der Polargebiete (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Würzburg, Institut für Geographie und Geologie (Mitwirkende)
• Universität Würzburg, Institut für Geographie und Geologie, Lehrstuhl I - Physische Geographie (Betreiber*in)

Time ranges: 2017-01-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Multi-Scale Characterization of Polar Permafrost Landscapes by Airborne and Satellite Remote Sensing and In-Situ Geophysical Measurements
  Description: In the Arctic, a significant increase of the mean air and ground temperatures has been observed during the last decades. Impacts on the geo- and ecosystem of permafrost landscapes are already recognizable - such as the proliferation of shrub lands, or the increase of the active layer thickness. Considering the consequences of changing conditions for the environment, for man-made infrastructure and for the climate system, there is an urgent need to determine and continuously monitor parameters of the periglacial system area-wide. However, as the Arctic is vast and poorly inhabited, such data are sparse and their in-situ collection is expensive. In this context remote sensing provides a helpful technique for environmental research: Airborne and satellite imaging delivers cost-efficient remote sampling of surface properties over large areas. The aim of our project is the identification of interconnections between surface properties detectable by remote sensing instruments and subsurface properties characterizing the state of permafrost landscapes. Further, the findings will be used to conceptual models showing the surface and sub-surface interconnections. In order to achieve these goals we propose a multi-scale and multi-sensor approach, which will focus on eco- and geosystem interactions and scaling effects. On the one hand the project will make use of (1) coarse-resolution satellite spectrometers, (2) medium-resolution radar and multispectral satellite data and (3) high-resolution laser scanner, thermal and hyperspectral airborne data. One the other hand, subsurface parameters will be measured by means of physio-geographical and geophysical surveying: (1) in-situ expert mapping, (2) analyses of temperature and moisture logger data, (3) ground penetrating radar and (4) electrical resistivity imaging. We hypothesise that the relation of subsurface geophysical data and surface parameters captured by imaging remote sensing sensors allows the area wide recognition, identification and quantification of interactions between the different components of the periglacial system. Such comprehensive datasets, which allow detailed multi-variate statistical analysis regarding scaling effects and ecosystem interconnections, are extremely rare. As investigation areas we propose the Mackenzie Delta Region and the adjacent Peel Plateau. Both regions are located in north-western Canada and exhibit different permafrost dominated ecosystems on a small scale. Further, data on both regions were previously collected; data of in-situ field work and several satellite data of different sensors are available. Above all an airborne campaign was approved for this project. This mission will be financed and conducted by the Alfred-Wegener-Institute, Germany. The aircraft will be equipped with various instruments, e.g. an airborne GPR (Ground Penetrating Radar), a laser scanner, a hyperspectral camera and an infrared radiation thermometer. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1073109

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/329721376?language=de (Webseite)

Status

Aktiv

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