Bachelor

Fakultät 08
Ableitung und Visualisierung der Gletscherveränderungen des Langjökull, Hofsjökull und Vatnajökull in Island von 1941- 2018 auf Basis von Landsat-, Sentinel-2- und historischen Daten im Zusammenhang mit dem Klima
Kategorie:
Abschlussarbeit
Status:
abgeschlossen
BetreuerIn:
Extern/e AutorIn:
Sarah Hauser
Jahr:
2019
Gletscherveränderungen an einer südlichen Gletscherzunge des Vatnajökulls
Gletscherveränderungen an einer südlichen Gletscherzunge des Vatnajökulls

Ziel:

Ziel dieser Arbeit ist es herauszufinden ob die Ableitung der Umrisse der Gletscher Langjökull, Hofsjökull und Vatnajökull mittels optischer Satellitenbildszenen und historischer Karten möglich ist. Genauer soll bei den Satellitenszenen auf die Nutzbarkeit der Ableitungen über Schwellwerte aus dem Normalized Difference Snow Index (NDSI) eingegangen werden. Ferner soll untersucht werden wie sich die Gletscherflächen verändern und ob Veränderungen in der Fläche auf das Klima zurückzuführen sind. Außerdem soll überprüft werden ob sich die Equilibrium Line Altitude, welche die Gleichgewichtslinie eines Gletschers zwischen Akkumulation und Ablation darstellt, ableiten lässt und inwieweit diese sich eventuell zurückgezogen hat.


Untersuchungsgebiet und Klima:

Langjökull, Hofsjökull und Vatnajökull sind Gletscher in Island, einer103.000km² großen vergletscherten Vulkaninsel zwischen Grönland und Skandinavien. Ísland (isländisch für Island) bedeutet übersetzt „Eisland“. Wie der Name schon vermuten lässt, gibt es auf Island viel Eis. Um die 11% der gesamten Inselfläche sind mit Gletschern bedeckt. Insgesamt gibt es dort 269 mit Namen differenzierbare Gletscher. Das Klima in Island wird durch viele verschiedene geografische als auch meteorologische Faktoren beeinflusst. Dazu zählen warme und kalte Meeres- als auch Luftströmungen, Meereis und die Geologie mit der bergigen Landschaft und den Vulkanen.


Verwendete Daten:

Es werden 45 historische Karten aus den Erzeugungsjahren Jahren 1941-1949 des U.S. Army Map Service genutzt. Grundlage der Satellitenbildszenen bieten die Landsat-Satelliten (Landsat 1, Landsat 5, Landsat 7 und Landsat 8) als auch die Sentinel-2 Satelliten. Insgesamt sind 56 wolkenfreie und somit nutzbare Satellitenbildszenen im vom 1972-2018 im Untersuchungszeitraum (Juni – September) verfügbar. Für die Untersuchung der Equilibrium Line Altitude wird ein Digitalen Höhenmodell verwendet. Hierbei handelt es sich um das mit 2m hochauflösende ArcticDEM. Um die Ergebnisse in Relation zu Klimaveränderungen zu setzten, werden langjährige Klimatabellen des isländischen Wetterdienstes verwendet.


Methoden:

Die historischen Karten werden georeferenziert, digitalisiert und die Gletscherflächen berechnet. Nach Vorprozessierung der Satellitendaten wird der Normalized Difference Snow Index (NDSI) in Kombination mit dem Schwellwertverfahren zur Gletscherableitung genutzt. Die Equilibrium Line Altitude (ELA) wird durch eine Maximum Likelihood Klassifizierung jeweils auf Basis von Szenen von 1937 als auch abhängig vom Gletscher 2016, 2017 bzw. 2018 und der Höhenentnahme des ArcticDEM ermittelt. Die Ergebnisse der Gletscherableitung und der ELA können anschließend mit den Klimawerten und speziell den jeweiligen Durchschnittssommertemperaturen verglichen werden.


Ergebnisse:

Es lässt sich Aussage treffen, dass die Gletscher generell auf Veränderungen im Klima ansprechen und sich in der Fläche deutlich dezimiert haben. In der Regel sprechen die Gletscher auf Veränderungen im Klima sofort an, manchmal etwas später. In seltenen Fällen lassen sich Abweichungen hinsichtlich der Durchschnittssommertemperatur und den Gletscherflächen beobachten. Dies liegt daran, dass es insbesondere speziell für Island, noch weitere nicht-klimatische Faktoren für Gletscherveränderungen wie Vulkanische Aktivitäten gibt.

Fläche des Langjökull im Verhältnis zu den Durchschnittssommertemperaturen und Abbildung der Flächenveränderungen
Fläche des Langjökull im Verhältnis zu den Durchschnittssommertemperaturen und Abbildung der Flächenveränderungen

Fläche des Hofsjökull im Verhältnis zu den Durchschnittssommertemperaturen und Abbildung der Flächenveränderungen
Fläche des Hofsjökull im Verhältnis zu den Durchschnittssommertemperaturen und Abbildung der Flächenveränderungen

Fläche des Vatnajökull im Verhältnis zu den Durchschnittssommertemperaturen und Abbildung der Flächenveränderungen
Fläche des Vatnajökull im Verhältnis zu den Durchschnittssommertemperaturen und Abbildung der Flächenveränderungen

Im Vergleich der Equilibrium Line Altitude 1973 und abhängig vom Gletscher 2016/17/18 lässt sich eine deutliche Höherwanderung dieser feststellen.

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Karte und Diagramm zur Veränderung der Equilibrium Line Altitude
Karte und Diagramm zur Veränderung der Equilibrium Line Altitude

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