Artikkel

Nye tidsserier med satellittbilder avslører breers dynamikk i detalj

Chugach Mountains, Alaska, satellittbilder
RapidEye-satellittbilde (påført farge) av nedre del av Martin River-isbreen i Chugach Mountains, Alaska. Svinger og buede morener på overflaten indikerer ustabile, kortvarige eller pulserende isbrebevegelser. Foto: Planet Labs, Inc. CC-BY-SA 4.0

Nye tidsserier med satellittbilder avslører breers dynamikk i detalj

En ny måte å kombinere store mengder satellittbilder på, tillater forskere fra UiO og kollegaer å lage komplette tidsserier over isbrebevegelser. Da de laget et kart over månedlige bevegelser gjennom flere år i isbreer i Sør-Alaska og Canada, avslørte de flere plutselige endringer.

I mange tilfeller var den generelle forekomsten av hendelser som ble avslørt i datasettet kjent, men nå kunne de klart observeres, måles, overvåkes og analyseres. Studien er et første skritt mot håndtering av store mengder jordobservasjonsdata for å studere isbreer.

Satellittbildene som brukes i studien, kommer fra Landsat-8 satellitten, som har vært i bane rundt jorden siden 2013. Den tar bilder med en pikseloppløsning på 15 meter, bilder som er fritt tilgjengelig. Mulighetene for å ekstrahere isbreers bevegelse fra Landsat har eksistert i noen tid, men dagens superdatamaskiner kan nå behandle satellittbilder etter at de er blitt sendt tilbake til jorden. Også de automatiske forskyvningsbildene (kalt GoLIVE-data) er fritt tilgjengelige. 

Tilgang på snapshots av isbreers bevegelser er derfor ikke lenger en flaskehals, men utfordringen har skiftet mot filtrering og komponering av sammenhengende tidsserier.

Denne etterbehandlingen kan fort bli for kjedelig dersom den ikke gjøres automatisk - for antall satellittbilder har vokst enormt. Det er dette trinnet i jordobservasjonsutviklingen forskerne i den nye studien har utviklet en metode for å løse.

En kontinuerlig skiftende isbre

For å demonstrere den nye metoden, valgte forskerne en region som dekket flere fjellkjeder i Alaska og Yukon. Innenfor denne regionen finnes et stort utvalg av isbretyper. I innlandet ender de fleste isbreene på land, men flere av dem har tilfeldige flytvariasjoner.

Kryosfæren og isbreer

Kryosfæren inkluderer alt frossent vann på Jordas overflate, områder der snø, is og permafrost påvirker landskapet og prosesser som forekommer i dette landskapet. 

Isbreer er en del av kryosfæren og utgjør den største samling ferskvann på Jorda, og er nest etter hav den største samling av alt vann. Forekommer vesentlig i polarområdene, men fins på alle Jordas kontinenter unntatt Australia. Norge har mange isbreer, og store deler øygruppen Svalbard er dekket av isbreer.

Isbreene er mer eller mindre permanente samlinger av is og hard snø, som har en tilstrekkelig tykkelse og tyngde til å flyte på grunn av sin egen vekt. Som en tommelfingerregel kan man si at når ispakken overstiger 20 m tykkelse vil isen bli plastisk og derved begynne å bevege seg gjennom deformasjon.

Kilder m.a. Wikipedia

Isbreer langs kysten ender for det meste i havet, og flytvariasjoner er knyttet til den kompliserte samspillet mellom hav og sirkulasjonen i fjorden som brearmen ender ut i. Å generere månedlige tidsserier av brearmenes fart, er av interesse for denne typen breer, for endringer i breenes strømningsadferd i regionen kan skje ganske raskt.

Før denne studien var «state of the art» innen forskning på krysofæren enten å ha høyoppløselige tidsserier på en dedikert isbre eller å konstruere gjennomsnittlige årlige hastigheter over et større område. Med den nye prosesseringsmetoden kunne forskerne nå studere mange isbreer i detalj. For eksempel begynte Klutlanbreen ved grensen til Alaska og Yukon å øke hastigheten, og ved hjelp av det nye datasettet kunne dynamikken i utviklingen klart forstås av forskerne.

– Vi kunne tydelig se en rask oppstart i breenes hovedstamme og forplantning nedover. Men også isen som ligger høyere i dalen ble påvirket og ble trukket ned og økte i hastighet, sier Bas Altena, en av utviklerne bak den nye metoden. I 2018 fikk han et ESA Living Planet-stipend fra European Space Agency (ESA) for å studere bevegelser i isbreer.

Klutlan-filmen (over) viser den nye tidsserien. Den inkluderer et hastighetsestimat på 300 meter på overflaten i et månedlig tidsintervall. På grunn av denne relativt høye oppløsningen kan også isdynamikk av mindre isbreer observeres.

For eksempel kan man, i nedre høyre hjørne av filmen, se at noen mindre isbreer renner inn i hoveddalen og ser ut til å konkurrere om å transportere sin ismasse gjennom den traktlignende dalen.

Isbreers hastighet og dynamikk

Glasiologer var klar over denne dynamikken i isbreen, siden morenene på overflaten snor seg, men de er nå i stand til å observere og forstå prosessen og de kreftene som genererer disse kurvene.

Et annet fascinerende eksempel kommer fra en av de større og ikoniske isbreene i regionen, Malaspina-isbreen - se film under.

Malaspina-breen får sitt tilfang fra et stort nedslagsfelt, den beveger seg gjennom en smal dal og sprer seg ut i en gigantisk kløft. Isens overflate har mange buer og svinger (som i seg selv er fascinerende å se på). Men ved å se på utviklingen av hastighet over sesongen, samt den årlige pulserende bevegelsen til isbreen, er variasjonene som skaper naturlig kunst på isbreoverflaten forårsaket av naturlige prosessene over tid på isbreen.

I tillegg å være et godt observasjons- og visualiseringsverktøy for dynamikk i isbreer, har datasettet allerede funnet veien til andre forskere på UiO og andre steder. Kollegaer fra den tverrfaglige forskningsgruppen Earthflows studerer prosessene i grensesnittet mellom is og fjell, og tidsserien ga nødvendige målingene for å teste deres hypotese om isbrestrømmer.

Ser man inn i fremtiden, er de genererte eller behandlede tidsseriene et eksempel på hva som ligger foran oss. Hvis man tenker på at de nåværende resultatene er en sammenstilling av data fra én satellitt, har vi siden 2015 i tillegg hatt data også fra satellitten Sentinel-2.

– Den europeiske satellittkonstellasjonen Sentinel-2 har en høyere romlig oppløsning og går over jorden mye oftere enn Landsat-satellitten. Hvis disse datakildene kombineres, kan et enda klarere bilde av det frosne landskapet – kryosfæren – trekkes ut. Over Saint Elias-fjellene, Kluane eller et annet fjerntliggende område på jorden, ifølge Altena.

Kontakt:

Bas Altena, forsker ved Institutt for geofag og leder for forskningsprosjektet ICEFLOW - Short-term movements in the Cryosphere.

Den vitenskapelige artikkelen:

Altena, B., Scambos, T., Fahnestock, M., & A. Kääb. 2019. Extracting recent short-term glacier velocity evolution over Southern Alaska and the Yukon from a large collection of Landsat data. The Cryosphere, 13, 1–20. DOI: 10.5194/tc-13-1-2019

Les mer:

Global Land Ice Velocity Extraction from Landsat 8 (GoLIVE)

Glaciers on Svalbard behave differently

Tags: 

Les også

flaks, blink

Flaks kan trenes opp

Oppmerksomhet og nysgjerrighet er avgjørende egenskaper for å ha flaks. Dette kan man trene opp, og det gjør kanskje at tilfeldigheter ikke bare er tilfeldigheter.