Entwicklung eines Firn-Verdichtungsmodells für verbesserte geodätische Gletschermassenbilanzen
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Firn-Verdichtungsmodell für eine verbesserte Ableitung von Gletscher-Massenveränderungen aus Satellitenaltimetrie und –Interferometrie mit exemplarischen Anwendungen auf Svalbard.
Eine Möglichkeit zur Abschätzung von Eismassengewinn und –verlust stellen satellitengestützte Bilanzberechnungen dar. Hier werden die Höhe der Eiskappen und des Gletschereises mittels Radar nach dem Prinzip der Zweiwege-Laufzeitmessung (aktiver Sensor) bestimmt. Die Geodätische Methode, die hier verwendet wird, errechnet die Höhendifferenz der Gletscheroberfläche, indem zwei Digitale Höhenmodelle (DEM) unterschiedlicher Aufnahmezeitpunkte voneinander subtrahiert werden. Anschließend wird das Differenzbild (dh) durch den Zeitraum zwischen den beiden DEMs geteilt um die Veränderungsrate zu erhalten (dh/dt). Die Volumenänderung (dV/dt) wird berechnet indem dh/dt über die Untersuchungsfläche integriert wird. Die Multiplikation von dV/dt mit der Eis- und Firndichte führt zur Eismassenverlustrate (dM/dt Gt pro Jahr).
Wenn die Massenveränderungsraten durch Veränderungen der Eisoberflächenhöhe abgeleitet werden, muss die Firn Verdichtungsrate berücksichtigt werden, die ebenso zu den gemessenen Höhenveränderungen beiträgt. Die Berechnung von geodätischen Massenbilanzen stützt sich direkt auf die Dichte der Masse, so dass, um die Massenveränderungsrate nicht zu verfälschen, Dichtevariationen von Schnee (50-400 kg/m³) über Firn (400-830 kg/m³) bis zu Eis (>830 kg/m³) angenommen werden müssen.
Das Firn-Verdichtungsmodell wird eine Netto-Höhenänderung der Firn-Schicht liefern, um diese anteilig mit den gemessenen geodätischen Höhenänderungen in präzise Massenänderungen zu überführen.