Überwachung von festem Eis und Eisphenologie in Seen des Lena-Flussdeltas mithilfe von TerraSAR-X-Rückstreu- und Kohärenz-Zeitreihen

Thermokarstseen und -teiche sind bedeutende Elemente von Permafrostlandschaften und nehmen in einigen arktischen Regionen bis zu 40 % der Landfläche ein. Flache Seen frieren bis zum Boden und verhindern so das Auftauen des Permafrosts unter ihnen und begrenzen die Dauer des Zeitraums mit Treibhausgasproduktion in den nicht gefrorenen Seesedimenten. Radarfernerkundung ermöglicht es, Seen mit festem Eis aufgrund des Unterschieds in den Rückstreuintensitäten zwischen festem und schwimmendem Eis zu unterscheiden. Diese Studie untersucht das Potenzial einer einzigartigen Zeitreihe von drei Jahren mit TerraSAR-X (TSX)-Bildern, die eine hohe zeitliche (11 Tage) und räumliche (10 m) Auflösung aufweisen, zur Überwachung von festem Eis sowie der Eisphenologie von Seen in der Zone des kontinuierlichen Permafrosts im Lena-Flussdelta, Sibirien. Die TSX-Rückstreuintensität erweist sich als hervorragendes Werkzeug zur Überwachung von schwebendem versus festem See-Eis sowie zur Eisphenologie. Die von TSX abgeleitete Zeit der Eisgrundierung und das Eiswachstumsmodell CLIMo werden verwendet, um die Eisdicken des festen Eises an Punkten zu bestimmen, an denen Messungen der Eisdicke in situ verfügbar waren. Der Vergleich zeigt eine gute Übereinstimmung im Jahr der Feldmessungen. Darüber hinaus wird zum ersten Mal eine 11-tägige sequenzielle interferometrische Kohärenz-Zeitreihe als ergänzender Ansatz zur Überwachung von festem Eis analysiert. Die Kohärenz-Zeitreihe erkennt die meisten Eisgrundierungen sowie den Beginn der Schneeschmelze/Eismelze im Frühling. Insgesamt zeigen die Ergebnisse den großen Wert von TSX-Zeitreihen zur Überwachung von arktischem See-Eis und bieten eine Grundlage für verschiedene Anwendungen, wie beispielsweise die Ableitung der Bathymetrie flacher Seen, die Bewertung von winterlichen Wasserressourcen und die Lokalisierung von Fischwinterlebensräumen sowie die Schätzung des Ausmaßes von Taliks im Permafrost.