Bachelor

Fakultät 08
Entwicklung der Schmelzwasserseen auf dem Gronlandischen Eisschild im Laufe des Sommers
Kategorie:
Abschlussarbeit
Status:
abgeschlossen
Themengruppe:
Fernerkundung
BetreuerIn:
Extern/e AutorIn:
Grzegorz Gnatzy
Jahr:
2019

Ziel dieser Arbeit war es, mit Hilfe der Aufnahmen des Sentinel-1 Satelliten, die Entwicklung der Schmelzwasserseen auf dem Grönländischen Eisschild innerhalb des Sommers 2017 zu untersuchen. Das Aufnahmegebiet befindet sich im Südwesten Grönlands. Die Seebildung wurde in einem bestimmten zeitlichen Verlauf beobachtet, aus dem ersichtlich sein sollte, wann die Entwicklung begonnen hatte und auf welchen Bereichen des Gletschers am größten war. Außerdem wurden die Zeitpunkte gesucht zu denen die maximale Seeausdehnung erreicht wurde, mit Angabe der maximalen Flächen. Genauer betrachtet wurden ebenfalls der Abfluss- bzw. der Gefrierzeitpunkt der Seen, sowie der Einfluss der Topographie des gewählten Gebietes auf die Seeentwicklung.

Für den untersuchten Zeitraum vom Mai 2017 bis Dezember 2017, standen insgesamt 38 Bilder zur Verfügung. Diese wurden miteinander verschmolzen und ergaben aus den 38 aufgenommenen Zeitpunkten, ein Bild mit 38 Kanälen. Das Untersuchungsgebiet wurde in einzelne Höhenabschnitte unterteilt und die Entwicklung ausgewählter digitalisierter Seen, mit dem Temporal/Spectral Profile Tool sowie dem Terrain Profile Tool in QGIS betrachtet. Anhand der dabei bestimmten Rückstreuwerte, konnten die Entstehungs-, Abfluss- bzw. Gefrierzeitpunkte und die Zeitpunkte der größten Seeausdehnung bestimmt werden. Die Entwicklung der Seen wurde schließlich auf den unterschiedlichen Höhenlagen verglichen und zusätzlich, zur Darstellung der sich verändernden Gletscherzonen und Seen, eine Maximum Likelihood Klassifikation durchgeführt.

Abbildung 2: Durchschnittliche Zeitpunkte für Entstehung, Maximum und Abfluss/Gefrieren in Abhängigkeit von der Höhenlage
Abbildung 2: Durchschnittliche Zeitpunkte für Entstehung, Maximum und Abfluss/Gefrieren in Abhängigkeit von der Höhenlage

Mit Hilfe der Sentinel 1-Satellitenaufnahmen sowie der Klimatabellen für das beobachtete Gebiet, konnten für die Untersuchung der Entwicklung bestimmter Seen, gute Ergebnisse erzielt werden (Abb. 2). Für die Mehrheit der Seen konnte beobachtet werden, dass je größer die Höhenlage, desto später die Seeentstehung, der Maximumszeitpunkt und der Abfluss- bzw. Gefrierzeitpunkt, welche in Radaraufnahmen leider nicht eindeutig voneinander zu trennen sind. Aufgrund von ähnlichen Werten der Seewasserflächen und der Nassschnee Gletscherzone, eigneten sich die Satellitenbilder nicht für die Trennung aller Seewasserflächen vom Rest der Umgebung, die potentiell mit Nassschnee bedeckt, auch sehr geringe Rückstreuwerte aufweist. Aus diesem Grund konnte nur die Entwicklung der gut trennbaren Seen untersucht werden. Unter Verwendung des vom DLR bereitgestellten Höhenmodells der TanDEM X-Mission, wurde durch die Erstellung von Höhenlinien und eines Höhenprofils, der Einfluss der Topographie auf die Entwicklung der Seen untersucht. Hierbei wurde beobachtet, dass aufgrund des steileren Geländeverlaufs auf den niedrigeren Höhenlagen, die Seebildung deutlich geringer und mit kleineren Flächen ausfiel, als auf den höheren Lagen. Bei der Maximum Likelihood Klassifikation (Abb.3) konnten, die sich während des Sommers verändernden Gletscherzonen, gut dargestellt werden. Probleme entstanden jedoch bei der Klassifizierung der Schmelzwasserseen, aufgrund der sehr ähnlichen zeitlichen Verläufe, mit Gebieten der Gletscherzonen ohne Seebildung, wodurch einige Seen der falschen Klasse zugeordnet wurden und im Klassifikationsergebnis nicht zu sehen waren.

Abbildung 3: Ergebnis der Maximum Likelihood Klassifikation mit neun Klassen
Abbildung 3: Ergebnis der Maximum Likelihood Klassifikation mit neun Klassen

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