Die Polarregionen halten unseren Planeten kühl. Die Schnee- und Eisbedeckungen reflektieren den größten Teil der einfallenden Sonnenstrahlung direkt zurück in den Weltraum, ohne sich dabei großartig aufzuwärmen. Dieses natürliche Kühlsystem ist durch die globale Erwärmung aber stark gefährdet. Die Reflexionsfähigkeit (Albedo) des Eises nimmt beispielsweise durch den Verlust von Meereis oder durch Schmelztümpelbedeckung ab. Um die Klimaprozesse in den Polarregionen und deren globale Auswirkungen besser zu verstehen, sind wissenschaftliche Beobachtungen notwendig.
Satelliten-Fernerkundung ist das Mittel der Wahl, um umfassende Informationen über die riesigen Gebiete der Arktis und Antarktis zu sammeln. In dieser Arbeitsgruppe entwickeln wir neue Methoden zur verbesserten Beobachtung der Erdoberfläche und der Atmosphäre in den Polarregionen aus dem Weltraum. Mit Hilfe von Satellitendaten können wir die Veränderungen und Schwankungen der abgeleiteten geophysikalischen Größen wie Meereisfläche, Schmelztümpelbedeckung oder atmosphärischen Wasserdampf sowohl in den gesamten Polarregionen als auch über längere Zeiträume hinweg verfolgen.
Wir verfügen über langjährige Erfahrung in der Ableitung von Meereisfläche, -typ und -dicke sowie von Schnee auf Meereis und atmosphärischem Wasserdampf aus satelliten-gestützten Mikrowellenradiometern. In den letzten Jahren hat die Fernerkundung von Albedo und Schmelztümpeln auf dem Meereis mit optischen Sensoren sowie Auswertung von Synthetic Aperture Radar (SAR) und Laseraltimetrie-Daten mehr Aufmerksamkeit erhalten. Alle Satellitendaten werden in Kombination mit umfangreichen vor-Ort- und Flugzeugmessungen analysiert, wie z. B. von der einjährigen MOSAiC-Eisdrift-Expedition mit dem Forschungsschiff Polarstern. Die Satellitendaten werden über die Webseiten www.seaice.uni-bremen.de und www.meereisportal.de zur Verfügung gestellt.
Forschungsziele
- Entwicklung neuer Methoden zur Satellitenfernerkundung von Meereis und der polaren Atmosphäre
- Analyse von Satellitendaten-Zeitreihen zum besseren Verständnis des polaren Klimasystems und insbesondere der arktischen Verstärkung
- Untersuchung physikalischer Prozesse, Energieflüsse und Dynamik des gekoppelten Ozean-Meereis-Atmosphäre-System
- Algorithmenentwicklung für neue Satellitenmissionen wie dem EU/ESA Copernicus Imaging Microwave Radiometer (CIMR) oder dem Advanced Microwave Scanning Radiometer 3 (AMSR3) der JAXA
Methoden
- Mikrowellenradiometer und Radare auf Satelliten, Schiffen und bei Meereis-Messkampagnen
- Optische multi- bis hyperspektrale Sensoren auf Satelliten und bei Meereis-Messkampagnen
- Oberflächentemperaturmessungen im thermalen Infrarotbereich vom Helikopter und Satelliten
- Meereisphysikalische und Schneemessungen (z.B. Dicke, Struktur, Rauigkeit) bei Meereis-Messkampagnen
Verantwortlicher
Dr. Gunnar Spreen, Institut für Umweltphysik, Universität Bremen
www.seaice.uni-bremen.de
Projekte mit unserer Beteiligung
(AC)3 – Arctic Amplification
Climate Relevant Atmospheric and Surface Processes, Feedback, and Mechanisms; SFB Transregio, DFG
CIMR – Copernicus Imaging Microwave Radiometer
Level-2 Algorithm and Product Development (CIMR L2 PAD); European Space Agency (ESA), github.com/CIMR-Algos
CRiceS – Climate relevant interactions and feedbacks
The key role of sea ice and snow in the polar and global climate system; European Union Horizon 2020