Radarsatellitdata för isdynamikinformation till sjöfarten
Anders Berg, Leif Eriksson
Chalmers Tekniska Högskola
Varför syntetisk aperturradar (SAR)?
• Oberoende av väder och dagsljus
• Känslighet för istyp, ytstruktur, sprickor, vallar etc
• Regelbunden täckning över stora områden
Varför isdynamik?
SAR-algoritmer ger oss uppskattningar av
• Iskoncentration
• Isdrift
… och i förlängningen
• Vallbildning
• Råkbildning
Bild: KBV501 / Kustbevakningen
Isvallar i Östersjön
Oden Arctic Technology Research Cruise 2015
• En norsk-svensk
forskningsexpedition till
Arktis med isbrytarna
Oden och Frej
Studier av …
• havsisens fysikaliska och
mekaniska egenskaper
• isbrytarnas framkomlighet
och prestanda under
varierade isförhållanden
Oden Arctic Technology Research Cruise 2015
• Olika strategier testades för
att bryta isen effektivt
• Kännedom om isdriften
nödvändig
Radar ser i mörker
Inne i marginal-isen
Sentinel-1 Extra-Wide Swath
28:e sep 2015
22:e sep 2015
Oden & Frej
R: HV
G: HH
B: HV/HH
Isdrift från Sentinel-1
• Övervakning av Arktis och
havsis-zoner ett huvuduppdrag
för S-1
• Isdrift mäts mellan två bilder
separerade <2-3 dagar
=>
Goda förutsättningar för
isdriftsmätningar
S1A+B Återbesöksfrekvens [dagar]
Isdrift från Sentinel-1
Nedsamplad
bild
Isdriftsfält
1: Faskorrelation
3: Öka
upplösning
2: Tillbakatranslation
Isdrift med 16 h baslinje
• Upplösning SAR-bild:
20 x 40 m
• Upplösning isdriftskarta:
800 m
• Separation av isdriftszoner
(stillaliggande is vs rörlig)
[m/s]
• Extra-Wide Swath mod
Bild 1: 27 sep kl 14:40
Bild 2: 28 sep kl 07:11
Isdrift med 8h baslinje
• Beacons sattes ut på
isen för att mäta isdrift
(Röd pil)
[m/s]
• Extra-Wide Swath mod
Bild 1: 24 sep kl 06:05
Bild 2: 24 sep kl 14:15
Isdivergens/konvergens
• Hastigheten 𝑉
bestäms i
överlappet mellan
två bilder
• Divergensen
erhålls från
hastighetsfältet:
𝜕𝑉𝑥 𝜕𝑉𝑦
𝛻⋅𝑉 =
+
𝜕𝑥
𝜕𝑦
Divergens
𝛻⋅𝑉 > 0
Konvergens
𝛻⋅𝑉 < 0
Isdivergens – deriverad produkt
• EW mod
• 27-28 Sep, 2015
• Extra-Wide Swath mod
• Bild 1: 27 sep kl 06:13
Bild 2: 27 sep kl 07:52
• Vågmönster med ~50 km period –
atmosfäriska boundary waves (?)
Terra MODIS 27 sep
[m/s]
Isdrift med 100 min baslinje
Iskoncentration med Sentinel-1
S-1 SAR
Bild
Autokorrelation
Neuralt
nätverk
Relativ frekvens
Auto-korrelationen
används för att klassificera
is och öppet vatten
Is/Vatten
Intensitet
Havsiskoncentration
Viktad autokorrelation
Iskoncentration med Sentinel-1 EW
Intensitet
Svalbard
Iskoncentration
Sammanfattning
• Sentinel-1 SAR användbar för kartläggning av is-dynamik
• Nya produkter för isdynamik finner tillämpning inom sjöfarten