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Deciphering Small-Scale Seasonal Surface Dynamics of Rock Glaciers in the Central European Alps Using DInSAR Time Series

Buchelt, Sebastian und Blöthe, Jan Henrik und Kuenzer, Claudia und Schmitt, Andreas und Ullmann, Tobias und Philipp, Marius und Kneisel, Christof (2023) Deciphering Small-Scale Seasonal Surface Dynamics of Rock Glaciers in the Central European Alps Using DInSAR Time Series. Remote Sensing, 15 (12), Seite 2982. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs15122982. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
78MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.3390/rs15122982

Kurzfassung

The Essential Climate Variable (ECV) Permafrost is currently undergoing strong changes due to rising ground and air temperatures. Surface movement, forming characteristic landforms such as rock glaciers, is one key indicator for mountain permafrost. Monitoring this movement can indicate ongoing changes in permafrost; therefore, rock glacier velocity (RGV) has recently been added as an ECV product. Despite the increased understanding of rock glacier dynamics in recent years, most observations are either limited in terms of the spatial coverage or temporal resolution. According to recent studies, Sentinel-1 (C-band) Differential SAR Interferometry (DInSAR) has potential for monitoring RGVs at high spatial and temporal resolutions. However, the suitability of DInSAR for the detection of heterogeneous small-scale spatial patterns of rock glacier velocities was never at the center of these studies. We address this shortcoming by generating and analyzing Sentinel-1 DInSAR time series over five years to detect small-scale displacement patterns of five high alpine permafrost environments located in the Central European Alps on a weekly basis at a range of a few millimeters. Our approach is based on a semi-automated procedure using open-source programs (SNAP, pyrate) and provides East-West displacement and elevation change with a ground sampling distance of 5 m. Comparison with annual movement derived from orthophotos and unpiloted aerial vehicle (UAV) data shows that DInSAR covers about one third of the total movement, which represents the proportion of the year suited for DInSAR, and shows good spatial agreement (Pearson R: 0.42-0.74, RMSE: 4.7-11.6 cm/a) except for areas with phase unwrapping errors. Moreover, the DInSAR time series unveils spatio-temporal variations and distinct seasonal movement dynamics related to different drivers and processes as well as internal structures. Combining our approach with in situ observations could help to achieve a more holistic understanding of rock glacier dynamics and to assess the future evolution of permafrost under changing climatic conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195630/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Deciphering Small-Scale Seasonal Surface Dynamics of Rock Glaciers in the Central European Alps Using DInSAR Time Series
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Buchelt, SebastianNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0006-9459-3725NICHT SPEZIFIZIERT
Blöthe, Jan HenrikNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-9448-9561NICHT SPEZIFIZIERT
Kuenzer, Claudiaclaudia.kuenzer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmitt, AndreasNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-0232-2666NICHT SPEZIFIZIERT
Ullmann, TobiasNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-6626-3052NICHT SPEZIFIZIERT
Philipp, MariusNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-5065-0966NICHT SPEZIFIZIERT
Kneisel, ChristofNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 Juni 2023
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:15
DOI:10.3390/rs15122982
Seitenbereich:Seite 2982
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Sentinel-1; DInSAR; rock glaciers; seasonal dynamics; periglacial; feature tracking
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Fernerkundung u. Geoforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Dynamik der Landoberfläche
Hinterlegt von: Varga, Monica-Marieta
Hinterlegt am:31 Jul 2023 11:33
Letzte Änderung:31 Jul 2023 11:33

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