Multi-sensor remote sensing of long-term circumpolar polynya characteristics in the Arctic

• Main Author: Preusser, Andreas
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2017
• Subjects: Meereis; 4131349-5; Polynja; 4123965-9; Arktis; 4002924-4; Polargebiete; 4076200-2; Eisbildung; 4151476-2; Spitzbergen; 4056316-9; Grönland; 4022113-1; Ellesmere Island; 4014476-8; Laptewsee; 4377883-5; Randmeer; 4294985-3; Geowissenschaften; ddc:550; Arctic; Svalbard; Arktis*; Storfjorden
• Online Access: https://ubt.opus.hbz-nrw.de/frontdoor/index/index/docId/782; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:385-10701; https://doi.org/10.25353/ubtr-xxxx-5d80-2599; https://ubt.opus.hbz-nrw.de/files/782/phd_thesis_apreusser_June2017_bibversion.pdf

In den letzten Jahrzehnten unterliegt die Arktis einem breiten Spektrum schneller Umweltveränderungen. Das Meereis, das den Arktischen Ozean bedeckt, reagiert nicht nur sehr schnell auf diese Veränderungen, sondern beeinflusst und verändert gleichsam die physikalischen Eigenschaften der atmosphärischen Grenzschicht und des darunter liegenden Ozeans auf verschiedenen Skalen. In dieser Hinsicht spielen Polynjen, also Gebiete mit dünnem Eis oder offenem Wasser im ansonsten dicken Packeis, eine wichtige Rolle als Regionen erhöhter Atmosphäre-Eis-Ozean-Wechselwirkungen sowie umfassender neuer Eisbildung im Winter. Ein präzises Monitoring sowie verstärkte Bemühungen langfristige und hochauflösende Satellitendaten zu nutzen sind daher für die Polarforschung von grossem Interesse. Die Ableitung von Dünneisdicken (TIT) aus thermal-Infrarot Satellitendaten und atmosphärischen Reanalysedaten mittels eines eindimensionalen Energiebilanzmodells ermöglicht die Abschätzung des Wärmeverlusts zur Atmosphäre und damit Eisproduktionsraten. Eine ausgedehnte Anwendung dieses Ansatzes unterliegt jedoch einigen Herausforderungen, die vor allem aus dem störenden Einfluss der Wolken und notwendigen Vereinfachungen in der Modellkonfiguration resultieren. Diese gilt es sorgfältig zu berücksichtigen und zu kompensieren. Die hier vorliegende Arbeit befasst sich mit diesen Herausforderungen und zeigt die Anwendbarkeit von thermal-Infrarot TIT-Verteilungen für ein langfristiges Polynja-Monitoring sowie eine hochaufgelöste und präzise Schätzung der Eisproduktion in arktischen Polynjen. Die in kumulativer Form geschriebene Arbeit ist in drei Teile gegliedert, welche die konsequente Weiterentwicklung und Verbesserung der Ableitung von TIT auf Basis von zwei Regionalstudien (Storfjorden und North Water (NOW) Polynja) sowie einer abschliessenden gesamt-Arktischen Studie aufzeigen. Die erste Studie zur Storfjorden Polynja im Svalbard-Archipel stellt die erste auf täglichen TIT-Feldern basierende Langzeituntersuchung räumlicher und zeitlicher ...