English version of this page

SatPerm – Permafrostmodellering med satellitt-data

Permafrost forekommer i omtrent en fjerdedel av landarealet på den nordlige halvkule. I motsetning til snø og is kan ikke permafrost direkte observeres med fjernmåling. Men satellitter kan samle data om permafrost fra sensorer fra målere i felt, og permafrost kan også modelleres numerisk ved å bruke overflatedata som temperatur og snø dybde. I SatPerm vil vi undersøke om slike datasett kan brukes til å modellere permafrost.

Om prosjektet

Permafrost er jord som er permanent frossen, hvor kun det øverste laget tiner hver sommer og fryser igjen om høsten. Permafrost forekommer i omtrent en fjerdedel av landarealet på den nordlige halvkule. Det er derfor et viktig element av jordens kryosfære, som omfatter de delene av jorden hvor vann er i fast form. Forskning på andre elementer av kryosfæren, som isbreer og havis, benytter i stor grad satellittmålinger til å observere prosesser og endringer. Innen permafrostvitenskap er det imidlertid funnet begrenset nytte av fjernmåling fra rommet, siden satellittsensorer ikke er i stand til å "se" under overflaten.

Den fysiske variabelen som forskere bruker for å karakterisere den termiske tilstanden til permafrost er grunntemperaturen. Denne kan måles direkte i borehull som går mange meter ned i den frosne jorden, eller den kan modelleres numerisk med tidsserier av overflatetemperatur og snødybde.

Disse variablene måles operasjonelt fra satellittsensorer på global skala, og i prosjektet SatPerm vil vi undersøke mulighetene for å bruke disse datasettene til permafrostmodellering. Vi vil evaluere i hvilken grad ulike metoder og modeller på forskjellig skala og med varierende kompleksitet, kan reprodusere feltobservasjoner.

Mål

Enkle og regneeffektive metoder kan anvendes for å kartlegge grunntemperaturer over store områder, mens mer regnekrevende metoder lettere gir bedre nøyaktighet i enkeltpunkter. For sistnevnte tilfelle vil vi introdusere «Ensemble Kalman Filter»-metoder, som benyttes i mange andre fagområder, men som tidligere ikke er benyttet innen permafrostforskning.

Bakgrunn

SatPerm vil fokusere på fem feltområder innen regioner som er hotspots i permafrostforskning; Norge, Svalbard, Grønland, Nordøst-Sibir og Mongolia.

I feltområdene vil vi teste SatPerm-resultater i nært samarbeid med partnere fra Danmark, Tyskland, Polen, Japan og Mongolia.

Finansiering

'SatPerm – Permafrostmodellering med satellitt-data' er finansiert av Norges Forskningsråds FRINATEK-program med prosjektnummer 239918. Prosjektet er gitt i kategorien "Unge forskertalent".

SatPerm-prosjektet startet opp i 2015, med varighet ut 2019.

Samarbeid

Prosjektet er i samarbeid med forskere fra forskjellige institusjoner, se under. Finn lenker i høgre kolonne for deltagende forskere.

Publikasjoner

  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian & Bertino, Laurent (2020). Evaluating satellite retrieved fractional snow-covered area at a high-Arctic site using terrestrial photography. Remote Sensing of Environment. ISSN 0034-4257. 239. doi: 10.1016/j.rse.2019.111618. Fulltekst i vitenarkiv
  • Obu, Jaroslav; Westermann, Sebastian; Bartsch, Annett; Berdnikov, Nikolai M.; Christiansen, Hanne H & Dashtseren, Avirmed [Vis alle 21 forfattere av denne artikkelen] (2019). Northern Hemisphere permafrost map based on TTOP modelling for 2000–2016 at 1 km2 scale. Earth-Science Reviews. ISSN 0012-8252. 193, s. 299–316. doi: 10.1016/j.earscirev.2019.04.023. Fulltekst i vitenarkiv
  • Fiddes, Joel; Aalstad, Kristoffer & Westermann, Sebastian (2019). Hyper-resolution ensemble-based snow reanalysis in mountain regions using clustering. Hydrology and Earth System Sciences. ISSN 1027-5606. 23(11), s. 4717–4736. doi: 10.5194/hess-23-4717-2019. Fulltekst i vitenarkiv
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian; Schuler, Thomas; Boike, Julia & Bertino, Laurent (2018). Ensemble-based assimilation of fractional snow-covered area satellite retrievals to estimate the snow distribution at Arctic sites. The Cryosphere. ISSN 1994-0416. 12(1), s. 247–270. doi: 10.5194/tc-12-247-2018. Fulltekst i vitenarkiv
  • Kepski, Daniel; Luks, Bartek; Migala, K.; Wawrzyniak, Tomasz; Westermann, Sebastian & Wojtun, B. (2017). Terrestrial Remote Sensing of Snowmelt in a Diverse High-Arctic Tundra Environment Using Time-Lapse Imagery. Remote Sensing. ISSN 2072-4292. 9(7). doi: 10.3390/rs9070733. Fulltekst i vitenarkiv
  • Trofaier, Anna Maria; Westermann, Sebastian & Bartsch, Annett (2017). Progress in space-borne studies of permafrost for climate science: towards a multi-ECV approach. Remote Sensing of Environment. ISSN 0034-4257. 203, s. 55–70. doi: 10.1016/j.rse.2017.05.021. Fulltekst i vitenarkiv
  • Westermann, Sebastian; Peter, Maria; Langer, Moritz; Schwamborn, Georg; Schirrmeister, Lutz & Etzelmüller, Bernd [Vis alle 7 forfattere av denne artikkelen] (2017). Transient modeling of the ground thermal conditions using satellite data in the Lena River delta, Siberia. The Cryosphere. ISSN 1994-0416. 11(3), s. 1441–1463. doi: 10.5194/tc-11-1441-2017. Fulltekst i vitenarkiv
  • Borge, Amund Frogner; Westermann, Sebastian; Solheim, Ingvild & Etzelmüller, Bernd (2017). Strong degradation of palsas and peat plateaus in northern Norway during the last 60 years. The Cryosphere. ISSN 1994-0416. 11(1), s. 1–16. doi: 10.5194/tc-11-1-2017. Fulltekst i vitenarkiv

Se alle arbeider i Cristin

  • Salzano, Roberto; Aalstad, Kristoffer; Boldrini, Enrico; Gallet, Jean-Charles; Kȩpski, Daniel & Luks, Bartlomiej [Vis alle 9 forfattere av denne artikkelen] (2021). Terrestrial photography applications on snow cover in Svalbard (PASSES), The State of Environmental Science in Svalbard. Svalbard Integrated Arctic Earth Observing System. ISSN 978-82-93871-00-2. s. 236–251. doi: 10.5281/zenodo.4294084.
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian; Fiddes, Joel; McCreight, James & Bertino, Laurent (2020). Retrieving, validating, and assimilating fractional snow-covered area from emerging optical satellites for snow reanalysis.
  • Aalstad, Kristoffer & Westermann, Sebastian (2020). ACS_Bayelva_class: 302 high-resolution snow cover maps covering the 2012-2017 snowmelt seasons in the Bayelva catchment (Svalbard, Norway).
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian; Fiddes, Joel; Karsten, Logan; McCreight, James & Bertino, Laurent (2020). Testing ensemble-based snow reanalysis in the Lakes basin using the ASO.
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian; Fiddes, Joel & Bertino, Laurent (2019). Retrieving the depletion of snow-covered area from multiple optical satellite sensors with applications for SWE reanalysis.
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian; Bertino, Laurent; Schuler, Thomas; Boike, Julia & Karsten, Logan (2018). Towards high-resolution Bayesian snow reconstruction in permafrost regions.
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian; Karsten, Logan; Fiddes, Joel & Bertino, Laurent (2018). Snow history matching in mountainous terrain.
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian; Karsten, Logan; Gutmann, Ethan; McCreight, James & Fiddes, Joel [Vis alle 7 forfattere av denne artikkelen] (2018). Ensemble-based reanalysis of the seasonal montane snowpack: Lessons from the ASO.
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian; Schuler, Thomas; Boike, Julia & Bertino, Laurent (2017). Towards High-Resolution SWE Mapping in Permafrost Regions.
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian; Schuler, Thomas; Boike, Julia & Bertino, Laurent (2017). Ensemble-based subgrid snow data assimilation.
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian; Schuler, Thomas; Boike, Julia & Bertino, Laurent (2017). Towards High-Resolution SWE Mapping in Permafrost Regions.
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian; Boike, Julia; Bertino, Laurent & Aas, Kjetil Schanke (2016). An ensemble-based snow data assimilation framework with applications to permafrost modeling.
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian & Bertino, Laurent (2016). An ensemble-based snow data assimilation framework.
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian & Bertino, Laurent (2016). An ensemble-based subgrid snow data assimilation framework applied to the southern Swiss alps.
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian & Bertino, Laurent (2016). An ensemble-based subgrid snow data assimilation framework.
  • Aalstad, Kristoffer; Westermann, Sebastian & Bertino, Laurent (2019). Ensemble-based retrospective analysis of the seasonal snowpack. University of Oslo. ISSN 1501-7710.

Se alle arbeider i Cristin

Emneord: Permafrost, Fjernmåling
Publisert 17. nov. 2015 15:12 - Sist endret 22. feb. 2022 16:03