Velkommen til Fakultet for naturvitenskap og teknologi
Få utskriftsvennlig versjon ved å trykke på denne

Radarmålinger gir 3D-kart av snø og is

Havis og isbreer i polområdene kan nå kartlegges – ikke bare i utbredelse, men også i dybden.


Vibeke Os 13.04.2018 14:43   (Sist oppdatert: 13.04.2018 14:47)

Yitayew trengte ikke dra langt for å finne havis, her er radarinstrumentene satt opp på isen i Kattfjord på yttersiden av Kvaløya, bare 40 km utenfor Tromsø. Foto: IFT
Det er allerede utviklet metoder for å kartlegge utbredelse av sjøis, men hva som skjuler seg nedover i ismassene er fortsatt ikke enkelt å finne ut av med mindre man går løs på isen med hakke og spade. Men nå skal lagdelingen nedover i snø og ismasser kunne måles på langt hold, fysiker Temesgen Gebrie Yitayew ved UiT/NORUT har nettopp utviklet en metode der radar kan brukes for å lese av kvaliteten i flere meter tykke lag av snø og is og potensialet til denne metoden er stort. Ikke bare kan den brukes til å avlese tykkelse og lagdeling i flerårig havis, men også til avlese klimahistorikk fra verdens gjenværende isbreer.

Yitayew har fortsatt sitt forskningsarbeid i NORUT og skal nå bruke sin nye metode blant annet til å finne informasjon om ismassene under overflaten på isbreer på Svalbard. Foto: Vibeke Os
Metoden hans ble nylig presentert i en doktorgradsavhandling der han beskriver hvordan parallelle radarmålinger (SAR – Synthetic Aperture Radar) kan gi bedre dybdemåling og bokstavelig talt en ny dimensjon i forskning på snø og is.

Longyearbyen-New Ålesund

Yitayew jobber nå i NORUT med implementering av sine nye oppdagelser, blant annet skal isbreer på Svalbard kartlegges med denne metoden. Forskningsgruppen han tilhører skal bruke fly som går mellom New Ålesund og Longyearbyen til radarmålinger. Ruteflyene blir dermed brukt i forskningens tjeneste, påmontert radarer som mater fysikerne med data om isbreene som ligger i leia. Årstidenes skiftende temperaturer gjør at isen får et bestemt vekstmønster, nærmest som årringer i et tre, og dette kan ifølge fysikeren blant annet brukes til å bestemme alder på isbreen og til å avlese klimaet da de ulike islagene ble dannet.

Vil skille pudder, skare og is

Men arbeidet med å finne en metode for dybdemålinger av snø og is startet i Tromsø, nærmere bestemt ved Tromsø bys friluftsperle, Prestvannet og i Kattfjorden på yttersiden av Kvaløya.

-Vi trengte ikke dra langt for å gjøre de først bakkebaserte radarmålingene, bekrefter Yitayew. Solid is fant han både på Prestvannet og i Kattfjorden.

-Vi ville fremstille tredimensjonale bilder av isdekket og med det kunne si noe om den lagvise inndelingen fra de øverste snølagene og helt ned til vannskorpa, der målet var å kunne skille mellom eksempelvis puddersnø, skare og stålis.

Datainnsamling fra satellitt og helikopter var lokalisert til et bestemt område i Framstredet mellom Grønland og Svalbard der det vanligvis finnes flerårig sjøis. Og nettopp flerårig is var et poeng å oppsøke da lagdeling i isen som oppstår av årstidenes temperatursvingninger var noe av det Yitayews modell skulle være i stand til å beskrive. Foto: Divine
Parallelle målinger gir 3D informasjon

En enkelt radarmåling kan visstnok ikke kunne gi dybdeinformasjon, bare om det finnes is eller ikke, derfor ble flere parallelle målinger satt opp samtidig som han målte snøtykkelse oppå isen og boret hull for å finne tykkelse på isen.

Uventet presis

-Metoden vi utviklet kunne si noe om lagdelingen, for eksempel sukkersnø, fokksnø, glaserte lag eller stålis dersom forskjellen på hvert lag var mer enn 5 cm, hvilket henger sammen med bølgelengden på de elektromagnetiske strålene fra radaren. Jeg vil si at det faktisk var litt uventet at vi kunne få så presis informasjon om snø- og islagene, radardataene stemte godt overens med de faktiske snø- og isforholdene. I tillegg til å avlese lagdelingen i isen, kunne vi estimere saltinnhold, og om isen inneholdt mye luftbobler.

Opp i lufta for å dekke større område

Men de bakkebaserte systemene som ble brukt lokalt i Tromsøområdet kan bare dekke et lite område på et par kvadratmeter, og for å finne informasjon om is og snø over store områder kan satellitt, fly, helikopter eller droner anvendes. Fysikeren kombinerte derfor sine bakkedata med radarmålinger fra Framstredet hentet både fra de tyske Tandem-x satellittene som går i bane 700 km over jorden og fra helikopter der instrumentet hang i en vaier under helikopteret, 15 meter over bakken.

Radar sender ut elektromagnetiske bølger eller signaler, når bølgen reflekteres vil det gi informasjon om overflaten på isen, når parallelle radarsignaler reflekteres vil det også gi informasjon om kvaliteten nedover i islagene. Foto: Yitayew
«Topografisk kart» av sjøisen i Framstedet

Tandem-x satellittene sirkulerer begge i samme bane rundt jorden men i ulik høyde, nettopp for å kunne gi «stereo-data» og mulighet for å avlese terreng og is i 3D. Med denne informasjonen klarte vi å kartlegge den topografiske strukturen til sjøisen i Fram-stedet, altså «terrenget» på overflaten av isen, høydeforskjeller og for eksempel bølgeformasjoner og skavler.

-Vi er de første som påviser at radardata kan brukes til 3D topografisk kartlegging av sjøis, smiler Yitayew og oppsummerer at 3D radardata kan være et godt verktøy for å kartlegge lagvis fordeling av snø og is både til lands og til havs.  Vi tror denne forskningen kan bidra til økt kunnskap om klima og den kontinuerlige interaksjonen mellom atmosfære, is og hav, i tillegg til å avdekke mer om isbreers klimahistorikk.

Temesgen Gebrie Yitayew disputerte 23. Februar med oppgaven: “Investigation of Sea Ice using Multiple Synthetic Aperture Radar Acquisitions” og ble veiledet av Torbjørn Eltoft, Institutt for fysikk og Teknologi, UiT-Norges arktiske universitet og Laurent Ferro-Famil, IETR, Universitetet i Rennes, Frankrike. Arbeidet var tilknyttet UiT sitt senter for forskingsdrevet innovasjon: CIRFA - Centre for Integrated Remote Sensing and Forecasting for Arctic Operations

 

Les mer:

Investigation of Sea Ice using Multiple Synthetic Aperture Radar Acquisitions (Doktorgradsavhandling i UiT sitt vitenarkiv – Munin)

Storebror ser deg (Labyrint nr. 2 2015)

Bilder fra satellitter gir presise kart over sjøisen i Arktis (UiT nyhet 2015)

Skip to main content