D2 Geodäsie und Bewegung im Feld

Thema

Geodätische und Feldmethoden messen direkt die Bewegung, Verformung und Volumenänderung von Eiskörpern, indem sie Instrumente auf der Gletscheroberfläche oder im Eis selbst platzieren. Diese Methoden ergänzen die Satellitenfernerkundung mit zentimetergenauen Messungen an spezifischen Punkten des Gletschers. Diese zentimetergenaue Messung ermöglicht die Kalibrierung und Validierung der aus dem Weltraum gewonnenen Satellitenfernerkundungsdaten.

Ein differentielles Satellitenpositionierungssystem (DSPS) bestimmt die Position eines mobilen Empfängers, der sich über das Eis bewegt, indem es die Phase des empfangenen Signals mit der Phase desselben Signals einer festen Referenzstation vergleicht. Dieser Phasenvergleich ermöglicht dem DSPS eine Genauigkeit von ein bis zwei Zentimetern in der Horizontalen und drei bis fünf Zentimetern in der Vertikalen.

Ablationspfähle sind Stäbe, die direkt in das Gletschereis eingebracht werden. Mit dem Abschmelzen des umgebenden Eises ragt jeder Ablationspfahl zunehmend aus der Oberfläche. Dieses fortschreitende Herausragen der Pfähle misst direkt, wie viel Eis an diesem Punkt der Gletscheroberfläche geschmolzen ist.

Terrestrisches Laserscanning und Photogrammetrie mit unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) erzeugen jeweils eine hochauflösende, dreidimensionale Punktwolke der Gletscheroberfläche. Durch den Vergleich zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommener Punktwolken ermöglichen sowohl das terrestrische Laserscanning als auch die UAVs die Erstellung eines digitalen Modells, das präzise die Veränderung der Gletscheroberflächenhöhe zwischen zwei Messungen darstellt.

In Bohrlöchern im Gletschereis installierte Inklinometer und Dehnungsmessstreifen messen von innen heraus die Geschwindigkeit der langsamen Verformung des Eises unter seinem Eigengewicht – eine kontinuierliche interne Deformation, die Glaziologen als Eiskriechen bezeichnen. Das erwartete Verhalten, das sich aus all diesen geodätischen und Feldmethoden ergibt, ist ein Geschwindigkeitsprofil des Gletschers, das an der Oberfläche seinen Maximalwert erreicht und mit zunehmender Tiefe im Eis immer schneller abnimmt. Dies korreliert mit saisonalen Ablationsraten, gemessen mit Ablationspfählen, die mit der Energiemenge übereinstimmen, die der Gletscher in jeder Jahreszeit aufnimmt. Dies bestätigt die eingangs beschriebene Rolle dieser geodätischen und Feldmethoden bei der Kalibrierung und Validierung der Satellitenfernerkundung.

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