Polarforschung am Deutschen Geodätischen Forschungsinstitut (DGFI-TUM)
Der Arktische Ozean und seine polaren Randmeere gehören zu denjenigen Regionen der Erde, die am stärksten vom Klimawandel betroffen sind. Größtenteils sind sie von einer sich dynamisch ändernden Meereisschicht bedeckt, deren Ausdehnung einen erheblichen Einfluss auf das Klimasystem der Erde hat. Steigende Temperaturen und ein gesteigerter Süßwassereintrag abschmelzender Gletscher führen neben einer Veränderung der Zusammensetzung des Ozeanwassers zu regional sehr unterschiedlichen Veränderungen des Meeresspiegels und der Ozeanströmungen im Arktischen Ozean. Mit Hilfe von Fernerkundungsdaten der Satellitenaltimetrie können diese Veränderungen seit rund 30 Jahren genau beobachtet und kartiert werden. Bei diesem Messverfahren werden Radar- oder Laserpulse von Satelliten ausgesendet, an der Erdoberfläche reflektiert und wieder im Satelliten registriert. Über die Laufzeit des Signals kann auf die Meeresspiegelhöhe geschlossen werden. In polaren Regionen ermöglichen speziell entwickelte Klassifizierungsalgorithmen die Unterscheidung der Reflexionen von Wasser- und Eisoberflächen. Somit lassen sich Risse und Öffnungen im Eis identifizieren und die Meeresoberfläche vermessen. Die Satellitenaltimetrie ist ein Forschungsschwerpunkt des DGFI-TUM. Für den Arktischen Ozean analysieren wir Altimeterdaten aller verfügbaren Missionen über drei Jahrzehnte und stellen flächendeckend Informationen über den Meeresspiegel und Ozeanströmungen sowie deren zeitliche Veränderungen zur Verfügung. Die Daten erlauben die Berechnung und Untersuchung langfristiger Trends und saisonaler Veränderungen in subregionaler Auflösung. Unsere wissenschaftlichen Fragestellungen beziehen sich auf folgende Themen:
Forschungsfragen
- Wie verändert sich der Meeresspiegel im polaren Ozean?
- Was bedeuten die Veränderungen des Meeresspiegels und der Wasserzusammensetzung für die regionalen und globalen Ozeanströmungen?
- Wie lassen sich die Ozeangezeiten im polaren Ozean genauer bestimmen, und wie verändern sie sich im Lauf der Zeit?
- Wie verändert sich die Meereisschicht im Hinblick auf die Anzahl offener Wasserstellen, sogenannter Leads?
- Wie lässt sich die Auswertung der Beobachtungsdaten der Satellitenaltimetrie weiter verbessern, um noch genauere und langzeitstabile Informationen über den polaren Ozean abzuleiten?
Methoden
- Verarbeitung und wissenschaftliche Analyse von Radar- und Laser-Altimeterbeobachtungen (Rohdaten)
- Kreuzkalibrierung sämtlicher Altimetermissionen
- Vergleiche mit in-situ Datensätzen (Gezeitenpegel, Oberflächendrifter, ARGO-Beobachtungen etc.)
- Kombination von Altimetrie mit Ozeanströmungs- und Gezeitenmodellen
- Betrieb der öffentlichen Altimeterdatenbank OpenADB (Open Altimeter Database) für Altimeterbeobachtungen und abgeleitete wissenschaftliche Datenprodukte.
Verantwortliche
Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut der Technischen Universität München (DGFI-TUM)
- Direktor: Professor Dr.-Ing. habil. Florian Seitz
- Leitung Forschungsschwerpunkt Satellitenaltimetrie: Dr.-Ing. Denise Dettmering
- Satellitenaltimetrie in den polaren Ozeanen: Dr.-Ing. Felix L. Müller
Projekte mit unserer Beteiligung
AROCCIE
Arctic Ocean Surface Circulation in a Changing Climate and its Possible Impact on Europe (IGSSE)
TIDUS
Improved Tidal Dynamics and Uncertainty Estimation for Satellite Gravimetry (DFG)
NEG-Ocean
Variations in ocean currents, sea-ice concentration, and sea surface temperature along the North-East coast of Greenland (DFG)