Український антарктичний журнал

Том 21 № 2(27) (2023): Український антарктичний журнал
Articles

Динаміка льодовика Труз (Антарктичний півострів) за даними супутникового дистанційного зондування

PDF (English)
  • С. Кадурін,
  • В. Кадурін
С. Кадурін
Odesa I. I. Mechnikov National University, Odesa, 65082, Ukraine
В. Кадурін
Odesa I. I. Mechnikov National University, Odesa, 65082, Ukraine
Spectrograms of the signal emitted from Vernadsky and received onboard RV Noosfera after reflection from the ionosphere, the black line shows the X component of the geomagnetic field measured at the Vernadsky AIA station. See paper Zalizovski et al. 2024 (page 195). Photo by S. Glotov and from the archive of the SI NASC
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.2.2023.713
Опубліковано December 31, 2023
Ключові слова
  • Sentinel-1,
  • офсетний трекінг,
  • півострів Київ,
  • швидкість льодовика
Як цитувати
Кадурін, С., & Кадурін, В. (2023). Динаміка льодовика Труз (Антарктичний півострів) за даними супутникового дистанційного зондування. Український антарктичний журнал, 21(2(27), 117-133. https://doi.org/10.33275/1727-7485.2.2023.713

Авторське право (c) 2023 Український антарктичний журнал

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Анотація

В статті представлено результати дослідження льодовика Труз в районі півостріва Київ на західному узбережжі Антарктичного півострова. Метою було встановити динаміку швидкостей рухів його льодового покрову під впливом кліматичних чинників у 2016‒2022-му роках за даними дистанційного спостереження та співставити її зі змінами метеорологічних чинників. Швидкості руху льодовика Труз визначалися за допомогою даних супутникової системи Copernicus Sentinel-1 на основі офсетного трекінгу. Характеристики кліматичних змін факторів за ті самі інтервали часу були визначені за даними спостережень проекту POWER від NASA. Для аналізу поля швидкості льодовика Труз у часі було обрано 100 контрольних точок вздовж всієї долини, починаючи від гирла до верхів’їв притоків. Для цих точок розраховувалися значення швидкості зміщення льодовика кожні 12 днів протягом трьох років. Це дозволило поділити всю долину льодовика на окремі кластери з притаманними тільки їм середніми значеннями швидкості та особливостями руху. Для встановлення рівня впливу змін кліматичних чинників на швидкість руху різних частин льодовика Труз був застосований крос-кореляційний метод порівняння, завдяки якому були виявлені реакції льодовикового потоку на зміни у кліматичних, і в першу чергу метеорологічних, параметрах середовища з певним запізненням у часі. Встановлені річні коливання параметрів для різних частин льодовика та деяке пришвидшення руху з 2016-го до 2022-го рр. (останнє сягало 7‒9% швидкості, властивої 2016-му року). Лише в гирловій частині спостерігали певне зниження середньорічної швидкості з 2.25 м за добу (2016-й рік) до 2.1 м за добу (2022-й). Найінтенсивніше кліматичні параметри впливають на середню та нижню частини льодовика Труз. Серед головних кліматичних параметрів приповерхнева температура є найвпливовішим фактором. Зміни температури впливають на швидкість льодовика протягом 12‒36-и днів; вплив може проявитися і за 120 днів. Роль температури середовища важлива для середньої частини льодовика, де його долина стає широкою. Проте вплив температури найсильніший для нижньої та гирлової частин; льодовий потік реагує на зміни температури протягом кількох днів. В результаті дослідження встановлено вплив короткохвильового сонячного випромінювання та індексу ультрафіолета, але лише для нижньої та середньої частин, із затримкою в 12‒48 днів. Вплив кількості опадів був показаний лише для нижньої частини льодовика.

PDF (English)

Посилання

  1. Baumhoer, C. A., Dietz, A. J., Dech, S., & Kuenzer, C. (2018). Remote sensing of Antarctic glacier and ice-shelf front dynamics — A Review. Remote Sensing, 10(9), 1445–1472. https://doi.org/10.3390/rs10091445
  2. Baumhoer, С. A., Dietz, A. J., Kneisel, C., & Kuenzer, C. (2019). Automated extraction of Antarctic Glacier and Ice Shelf Fronts from Sentinel-1 imagery using deep learning. Remote Sensing, 11(21), 2529. https://doi.org/10.3390/rs11212529
  3. Bintanja, R. (1995). The local surface energy balance of the Ecology Glacier, King George Island, Antarctica: Measurements and modelling. Antarctic Science, 7(3), 315–325. https://doi.org/10.1017/S0954102095000435
  4. Bosilovich, M. G., Lucchesi, R., & Suarez, M. (2015). MERRA-2: File Specification. GMAO Office Note No. 9 (Version 1.1). http://gmao.gsfc.nasa.gov/pubs/office_notes
  5. Boxall, K., Christie, F. D. W., Willis, I. C., Wuite, J., & Nagler, T. (2022). Seasonal land-ice-flow variability in the Antarctic Peninsula. The Cryosphere, 16, 3907–3932. https://doi.org/10.5194/tc-16-3907-2022
  6. Colgan, W., Rajaram, H., Abdalati, W., McCutchan, C., Mottram, R., Moussavi, M. S., & Grigsby, S. (2016). Glacier crevasses: Observations, models, and mass balance implications. Reviews of Geophysics, 54, 119–161. https://doi.org/10.1002/2015RG000504
  7. Cook, A. J., & Vaughan, D. G. (2010). Overview of areal changes of the ice shelves on the Antarctic Peninsula over the past 50 years. The Cryosphere, 4, 77–98. https://doi.org/10.5194/tc-4-77-2010
  8. Cook, A. J., Vaughan, D. G., Luckman, A. J., & Murray, T. (2014). A new Antarctic Peninsula glacier basin inventory and observed area changes since the 1940s. Antarctic Science, 26, 614–624. https://doi.org/10.1017/S0954102014000200
  9. Davies, B. J., Carrivick, J. L., Glasser, N. F., Hambrey, M. J., & Smellie, J. L. (2012). Variable glacier response to atmospheric warming, northern Antarctic Peninsula, 1988–2009. The Cryosphere, 6, 1031–1048. https://doi.org/10.5194/tc-6-1031-2012
  10. De Rydt, J., Gudmundsson, G. H., Nagler, T., & Wuite, J. (2019). Calving cycle of the Brunt Ice Shelf, Antarctiсa, driven by changes in ice shelf geometry. The Cryosphere, 13, 2771–2787. https://doi.org/10.5194/tc-13-2771-2019
  11. Derrick, T. R., & Thomas, J. M. (2004). Time-Series Analysis: The cross-correlation function. In N. Stergiou (Ed.), Innovative Analyses of Human Movement (pp. 189–205). Human Kinetics Publishers. https://dr.lib.iastate.edu/handle/20.500.12876/52528
  12. Feldmann, J., & Levermann, A. (2023). Timescales of outlet-glacier flow with negligible basal friction: theory, observations and modeling, The Cryosphere, 17, 327–348. https://doi.org/10.5194/tc-17-327-2023
  13. Fretwell, P., Pritchard, H. D., Vaughan, D. G., Bamber, J. L., Barrand, N. E., Bell, R., Bianchi, C., Bingham, R. G., Blankenship, D. D., Casassa, G., Catania, G., Callens, D., Conway, H., Cook, A. J., Corr, H. F. J., Damaske, D., Damm, V., Ferraccioli, F., Forsberg, R., ... & Zirizzotti, A. (2013). Bedmap2: improved ice bed, surface and thickness datasets for Antarctica. The Cryosphere, 7, 375–393. https://doi.org/10.5194/tc-7-375-2013
  14. Gossart, A., Helsen, S., Lenaerts, J. T. M., Broucke, S. V., van Lipzig, N. P. M., & Souverijns, N. (2019). An evaluation of surface climatology in State-of-the-Art Reanalyses over the Antarctic Ice Sheet. Journal of Climate, 32(20), 6899–6915. https://doi.org/10.1175/jcli-d-19-0030.1
  15. Greene, C. A., Young, D. A., Gwyther, D. E., Galton-Fenzi, B. K., & Blankenship, D. D. (2018). Seasonal dynamics of Totten Ice Shelf controlled by sea ice buttressing. The Cryosphere, 12, 2869–2882. https://doi.org/10.5194/tc-12-2869-2018
  16. Hoffman, M. J., Fountain, A. G., & Liston, G. E. (2008). Surface energy balance and melt thresholds over 11 years at Taylor Glacier, Antarctica. Journal of Geophysical Research, 113, F04014. https://doi.org/10.1029/2008JF001029
  17. Hofsteenge, M. G., Cullen, N. J., Reijmer, C. H., van den Broeke, M., Katurji, M., & Orwin, J. F. (2022). The surface energy balance during foehn events at Joyce Glacier, McMurdo Dry Valleys, Antarctica. The Cryosphere, 16, 5041–5059. https://doi.org/10.5194/tc-16-5041-2022
  18. Huang, D., Zhang, Z., Jiang, L., Zhang, R., Lu, Y., Shahtahmassebi, A., & Huang, X. (2023). Variability of glacier velocity and the influencing factors in the Muztag-Kongur Mountains, Eastern Pamir Plateau. Remote Sensing, 15, 620. https://doi.org/10.3390/rs15030620
  19. Huss, M., & Farinotti, D. (2014). A high-resolution bedrock map for the Antarctic Peninsula. The Cryosphere, 8, 1261—1273. https://doi.org/10.5194/tc-8-1261-2014
  20. Jawak, S. D., Kumar, S., Luis, A. J., Pandit, P. H., Wankhede, S. F., & Anirudh, T. S. (2019). Seasonal comparison of velocity of the eastern tributary glaciers, Amery Ice Shelf, Antarctica, using SAR offset tracking. ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, IV-2/W5, 595–600. https://doi.org/10.5194/isprs-annals-IV-2-W5-595-2019
  21. Jawak, S. D., Upadhya, A., Pandit, P. H., & Luis, A. J. (2018). Changes in velocity of Fisher Glacier, East Antarctica using pixel tracking method. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XLII-5, 537–541. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-5-537-2018
  22. Kadurin, S., & Andrieieva, K. (2021). Ice sheet velocity tracking by Sentinel-1 satellite images at Graham Coast Kyiv Peninsula. Ukrainian Antarctic Journal, 1, 24–31. https://doi.org/10.33275/1727-7485.1.2021.663
  23. Lee, S., Kim, S., An, H., & Han, H. (2023). Ice Velocity Variations of the Cook Ice Shelf, East Antarctica, from 2017 to 2022 from Sentinel-1 SAR time-series offset tracking. Remote Sensing, 15, 3079. https://doi.org/10.3390/rs15123079
  24. Lhermitte, S., Sun, S., Shuman, C., Wouters, B., Pattyn, F., Wuite, J., Berthier, E., & Nagler, T. (2020). Damage accelerates ice shelf instability and mass loss in Amundsen Sea Embayment. PNAS, 117, 24735–24741. https://doi.org/10.1073/pnas.1912890117
  25. Lippl, S., Friedl, P., Kittel, C., Marinsek, S., Seehaus, T. C., & Braun, M. H. (2019). Spatial and temporal variability of glacier surface velocities and outlet areas on James Ross Island, Northern Antarctic Peninsula. Geosciences, 9, 374. https://doi.org/10.3390/geosciences9090374
  26. Marusazh, Kh. I., Hlotov, V. M., & Siejka, Z. (2019). Monitoring of glacier frontal parts on Galindez and Winter islands (the Argentine Islands) in 2018–2019. Ukrainian Antarctic Journal, 2(19), 26–37. https://doi.org/10.33275/1727-7485.2(19).2019.149
  27. Modava, M., & Akbarizadeh, G. (2017). Coastline extraction from SAR images using spatial fuzzy clustering and the active contour method. International Journal of Remote Sensing, 38(2), 355–370. https://doi.org/10.1080/01431161.2016.1266104
  28. Nakamura, K., Doi, K., & Shibuya, K. (2010). Fluctuations in the flow velocity of the Antarctic Shirase Glacier over an 11-year period. Polar Science, 4(3), 443–455. https://doi.org/10.1016/j.polar.2010.04.010
  29. Osborn, G. (1983). Characteristics of the Bergschrund of an Avalanche-Cone Glacier in the Canadian Rocky Mountains. Journal of Glaciology, 29(101), 55–69. https://doi.org/10.3189/S0022143000005141
  30. Rignot, E., Mouginot, J., & Scheuchl, B. (2011). Ice Flow of the Antarctic Ice Sheet. Science, 333, 1427–1430. https://doi.org/10.1126/science.1208336
  31. Savchin, I., & Shylo, Ye. (2020). Monitoring of the ice caps area changes on Galindez, Winter and Skua Islands (Argentine Islands, West Antarctica). Ukrainian Antarctic Journal, 2, 42–49. https://doi.org/10.33275/1727-7485.2.2020.651 (In Ukrainian)
  32. Seehaus, T., Cook, A. J., Silva, A. B., & Braun, M. (2018). Changes in glacier dynamics in the northern Antarctic Peninsula since 1985. The Cryosphere, 12, 577–594. https://doi.org/10.5194/tc-12-577-2018
  33. Seehaus, T., Marinsek, S., Helm, V., Skvarca, P., & Braun, M. (2015). Changes in ice dynamics, elevation and mass discharge of Dinsmoor-Bombardier-Edgeworth glacier system, Antarctic Peninsula. Earth and Planetary Science Letters, 427, 125–135. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2015.06.047
  34. Strozzi, T., Luckman, A., Murray, T., Wegmuller, U., & Werner, C. L. (2002). Glacier motion estimation using SAR offset-tracking procedures. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 40, 2384–2391. https://doi.org/10.1109/TGRS.2002.805079
  35. Surawy-Stepney, T., Hogg, A. E., Cornford, S. L., & Davison, B. J. (2023a). Episodic dynamic change linked to damage on the Thwaites Glacier Ice Tongue. Nature Geoscience, 16, 37–43. https://doi.org/10.1038/s41561-022-01097-9
  36. Surawy-Stepney, T., Hogg, A. E., Cornford, S. L., & Hogg, D. C. (2023b). Mapping Antarctic crevasses and their evolution with deep learning applied to satellite radar imagery. The Cryosphere, 17, 4421–4445. https://doi.org/10.5194/tc-17-4421-2023
  37. The IMBIE team. (2018). Mass balance of the Antarctic Ice Sheet from 1992 to 2017. Nature, 558, 219–222. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0179-y
  38. Tuckett, P. A., Ely, J. C., Sole, A. J., Livingstone, S. J., Davison, B. J., van Wessem, J. M., & Howard, J. (2019). Rapid accelerations of Antarctic Peninsula outlet glaciers driven by surface melt. Nature Communications, 10, 4311. https://doi.org/10.1038/s41467-019-12039-2
  39. Zhao, J., Liang, S., Li, X., Duan, Y., & Liang, L. (2022). Detection of surface crevasses over Antarctic ice shelves using SAR imagery and deep learning method. Remote Sensing, 14(3), 487. https://doi.org/10.3390/rs14030487
  40. Zhou, C., Zhou, Y., Deng, F., AI, S., Wang, Z., & E, D. (2014). Seasonal and interannual ice velocity changes of Polar Record Glacier, East Antarctica. Annals of Glaciology, 55(66), 45–51. https://doi.org/10.3189/2014AoG66A185
  41. Zhou, C., Zhou, Yu., E, D., Wang, Z., & Sun, J. (2011). Estimation of ice flow velocity of calving glaciers using SAR interferometry and feature tracking. In Proceedings of Fringe 2011 Workshop (ESA SP-697). European Space Agency.
  42. Van den Broeke, M., & van Lipzig, N. P. M. (2004). Changes in Antarctic temperature, wind and precipitation in response to the Antarctic Oscillation. Annals of Glaciology, 39, 119–126. https://doi.org/10.3189/172756404781814654
  43. Wallis, B. J., Hogg, A. E., van Wessem, J. M., Davison, B. J., & van den Broeke, M. R. (2023). Widespread seasonal speed-up of west Antarctic Peninsula glaciers from 2014 to 2021. Nature Geoscience, 16, 231–237. https://doi.org/10.1038/s41561-023-01131-4
  44. Ward Jr., J. H. (1963). Hierarchical grouping to optimize an objective function. Journal of the American Statistical Association, 58, 236–244. https://doi.org/10.1080/01621459.1963.10500845