Inverse Methoden zur Bestimmung von Höhenänderungen der Eisschildoberfläche mit einer Anwendung in der Westantarktis
Arbeitsgruppe: | AG Modellierung und Wissenschaftliches Rechnen |
Leitung: |
Prof. Dr. Andreas Rademacher ((0421) 218 63831, E-Mail: arademac@uni-bremen.de)
Prof. Dr. Angelika Humbert |
Bearbeitung: | Lea-Sophie Höyns (E-Mail: lea-sophie.hoeyns@awi.de) |
Projektförderung: | Helmholtz Schule für Marine Data Science (MarDATA) finanziert von der Helmholtz Association |
Projektpartner: | AG Eisschild Modellierung, AWI, Alfred-Wegener-Institut, Bremerhaven |
Laufzeit: | 01.06.2021 - 31.05.2024 |
Das Westantarktische Eisschild (WAIS) ist derzeit der wesentliche Faktor des Beitrags der Antarktis zum Meeresspiegelanstieg. Die Beobachtungen basieren auf der Satellitenaltimetrie, die Höhenänderungen an der Gletscheroberfläche misst, die wiederum in Massenverluste umgerechnet werden können. Diese Satellitenaltimetriedaten liegen jedoch in Form von Punktwolken vor und sind in Gebieten, in denen der Eisverlust am größten ist, lückenhaft, so dass der Massenverlust nur ungenau bestimmt werden kann.
Um dieses Problem zu umgehen, zielt das Projekt auf die Entwicklung neuer, innovativer Datenassimilationsmethoden für die WAIS-Oberflächentopographie ab. Daher wenden wir einen optimalen Steuerungsansatz zur Optimierung der WAIS-Oberfläche innerhalb eines Eisschildmodells an, das auf finiten Elementen basiert, dem Ice-sheet and Sea-level System Model (ISSM). Wir entwickeln eine Schnittstelle für das Streaming von Satelliten-Altimetriedaten in ISSM, führen die Optimierung für mehr als 40 Jahre der Lebenszeit von Satelliten-Altimetriedaten durch und erstellen schließlich ein Eisschild-Oberflächendatenprodukt für das WAIS. Das sich daraus ergebende Produkt der Oberflächenhöhe ist ein entscheidender Faktor für die Bewertung des Massenverlustes im IPCC Bericht. Darüber hinaus kann die dynamische Entwicklung, also das 3D-Geschwindigkeitsfeld von WAIS über den Satellitendatenzeitraum, das im Eisschildmodell als Datenprodukt berechnet wird, als Ausgangszustand für Projektionen für zuverlässige Vorhersagen des künftigen Meeresspiegelanstiegs dienen. Und die mechanischen Nebenprodukte, die durch das Optimierungsverfahren entstehen, werden als Grundlage für Metriken zur Bewertung des Gesundheitszustandes von WAIS in der Zukunft dienen. Durch die Durchführung dieser Datenanalyse der simulierten physikalischen Variablen können wir ebenso kritische Bereiche im WAIS identifizieren.