Methane measurements in the Laptev Sea, Arctic Ocean

In der Wassersäule der Laptew See haben die Bildungs- und Verteilungsbedingungen vielfliltige Ursachen. Für die südliche Lapt ew See konnte eine Methananomalie innerhalb des Lenaausstrorns nachgewiesen werden, die im direkten Zusammenhang mit dem Flußwasser stehen muß. Mit den hohen Konzentrationen am Kontinentalhang ergab sich ein Hinweis auf eventuell vorhandene Gashydrate an der Sole eines zum Hang hin auskeilenden Permafrosts oder auf Gashydrate in den Sedimenten des Kontinentalhangs selbst. Ob es entlang der reliktisch vorhandenen, ehemaligen Flußläufe auf dem Schel f ebenfalls zu Entgasungen kommt, bleibt allerdings weiter unklar, da dieses Phänomen nicht beobachtet wurde oder die Anomalien nicht eindeutig diesem Prozeß zuzuordnen waren. Sicherlich ist die COz-Reduktion im Sediment in der Laptew See eine Hauptquelle für marines, bodennahes Methan. Die Ergebnisse. zeigen, daß dieser Bildungsprozeß vor allem für die küstennahen Bereiche wahrscheinlich ist. Dennoch gibt es auch Bereiche, wo die Zuordnung zu einer expliziten Methanquelle nicht eindeutig ist. Für eine genauere Bewertung der Herkunft der Gase sollten in künftigen Untersuchungen die Methankonzentrationen des Sediments einbezogen werden. Aber auch die Isotopensignaturen des Gases im Sediment können wertvolle Hinweise auf die Genese geben, vor allem wenn die Wasserstoffisotopie mituntersucht wird. Dies erscheint sinnvoll, da sich dur ch leichtes, bodennahes, Methan in der Wassersäule Hinweise auf biogene Bildungen ergaben, dieser Befund könnte durch weitere Untersuchungen präzisiert werden. Dies gilt aber auch für die CH4-Anomalien des OberfIächenwassers. Auch hier ergaben sich durch leicht KohIenstoffsignaturen Hinweise auf biogene in situ-Produktion. Mit detaillierteren Methankonzentrations- und d13C- CH4-Isotopenprofilen der Wassersäule könnte dieser Bildungspfad eindeutiger beschrieben werden. Es konnte ferner gezeigt werden, daß die Lapt ew See während der Sommermonate eine Quelle für atmosphärisches CI L darstellt. Das emittierte Gas geht neben vereinzelten Bodenquellen auch auf in situ-Produktion in der Wassersäule zurück. Abgesehen von der nördlichen Region geht das Methan bodennaher Anomalien innerhalb der Wassersäule sehr schnell zurück und nur ein kleiner Teil gelangt so schließlich in die Atmosphäre. Der während der ARK-XIV Expedition getestete Methansensor hat sich als ungeeignet für den Einsatz gemeinsam mit der CTD erwiesen. Es hat sich gezeigt, daß der Sensor unter diesen Bedingungen nicht genügend Zeit hat, um sein Meßsignal zu stabilisieren. Möglicherweise kann er aber in modifizierter For m und mit einer Kalibration für niedrigere Konzentrationsbereiche als stationäres Meßgerät eingesetzt werden. Für hohe CH4-Konzentrationen, wie man sie an Pockmarks antrifft, ist die Methansensormessung sicherlich auch jetzt schon eine geeignete Methode.

Surface velocity fields, digital elevation models and ice front positions derived from multi-mission SAR remote sensing data at Sjögren Inlet glaciers, Antarctic Peninsula

Substantial retreat or disintegration of numerous ice shelves have been observed on the Antarctic Peninsula. The ice shelf in the Prince Gustav Channel retreated gradually since the late 1980's and broke-up in 1995. Tributary glaciers reacted with speed-up, surface lowering and increased ice discharge, consequently contributing to sea level rise. We present a detailed long-term study (1993-2014) on the dynamic response of Sjögren Inlet glaciers to the disintegration of Prince Gustav Ice Shelf. We analyzed various remote sensing datasets to observe the reactions of the glaciers to the loss of the buttressing ice shelf. A strong increase in ice surface velocities was observed with maximum flow speeds reaching 2.82±0.48 m/d in 2007 and 1.50±0.32 m/d in 2004 at Sjögren and Boydell glaciers respectively. Subsequently, the flow velocities decelerated, however in late 2014, we still measured about two times the values of our first measurements in 1996. The tributary glaciers retreated 61.7±3.1 km² behind the former grounding line of the ice shelf. In regions below 1000 m a.s.l., a mean surface lowering of -68±10 m (-3.1 m/a) was observed in the period 1993-2014. The lowering rate decreased to -2.2 m/a in recent years. Based on the surface lowering rates, geodetic mass balances of the glaciers were derived for different time steps. High mass loss rate of -1.21±0.36 Gt/a was found in the earliest period (1993-2001). Due to the dynamic adjustments of the glaciers to the new boundary conditions the ice mass loss reduced to -0.59±0.11 Gt/a in the period 2012-2014, resulting in an average mass loss rate of -0.89±0.16 Gt/a (1993-2014). Including the retreat of the ice front and grounding line, a total mass change of -38.5±7.7 Gt and a contribution to sea level rise of 0.061±0.013 mm were computed. Analysis of the ice flux revealed that available bedrock elevation estimates at Sjögren Inlet are too shallow and are the major uncertainty in ice flux computations. This temporally dense time series analysis of Sjögren Inlet glaciers shows that the adjustments of tributary glaciers to ice shelf disintegration are still going on and provides detailed information of the changes in glacier dynamics.

Surface velocity fields, digital elevation models, ice front positions and grounding line derived from remote sensing data at Dinsmoor-Bombardier-Edgeworth glacier system, Antarctic Peninsula (1992-2014)

The northern Antarctic Peninsula is one of the fastest changing regions on Earth. The disintegration of the Larsen-A Ice Shelf in 1995 caused tributary glaciers to adjust by speeding up, surface lowering, and overall increased ice-mass discharge. In this study, we investigate the temporal variation of these changes at the Dinsmoor-Bombardier-Edgeworth glacier system by analyzing dense time series from various spaceborne and airborne Earth observation missions. Precollapse ice shelf conditions and subsequent adjustments through 2014 were covered. Our results show a response of the glacier system some months after the breakup, reaching maximum surface velocities at the glacier front of up to 8.8 m/d in 1999 and a subsequent decrease to ~1.5 m/d in 2014. Using a dense time series of interferometrically derived TanDEM-X digital elevation models and photogrammetric data, an exponential function was fitted for the decrease in surface elevation. Elevation changes in areas below 1000 m a.s.l. amounted to at least 130±15 m130±15 m between 1995 and 2014, with change rates of ~3.15 m/a between 2003 and 2008. Current change rates (2010-2014) are in the range of 1.7 m/a. Mass imbalances were computed with different scenarios of boundary conditions. The most plausible results amount to -40.7±3.9 Gt-40.7±3.9 Gt. The contribution to sea level rise was estimated to be 18.8±1.8 Gt18.8±1.8 Gt, corresponding to a 0.052±0.005 mm0.052±0.005 mm sea level equivalent, for the period 1995-2014. Our analysis and scenario considerations revealed that major uncertainties still exist due to insufficiently accurate ice-thickness information. The second largest uncertainty in the computations was the glacier surface mass balance, which is still poorly known. Our time series analysis facilitates an improved comparison with GRACE data and as input to modeling of glacio-isostatic uplift in this region. The study contributed to a better understanding of how glacier systems adjust to ice shelf disintegration.

King George Island TanDEM-X DEM, link to GeoTIFF

We have generated a new digital elevation model for entire King George Island, Antarctica, using summer TanDEM-X bistatic SAR satellite data. The data was processed using differential SAR interferometry with an older DEM as reference. 4 TanDEM-X scenes from January 2012 were used as input. The new DEM was referenced to and validated against DGPS measurements. Height values are given in reference to ellipsoid (WGS84).