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Observing glacier elevation changes from spaceborne optical and radar sensors – an inter-comparison experiment using ASTER and TanDEM-X data

Piermattei, Livia und Zemp, Michael und Sommer, Christian und Brun, Fanny und Braun, Matthias und Andreassen, Liss M. und Belart, Joaquín M. C. und Berthier, Etienne und Bhattacharya, Atanu und Boehm Vock, Laura und Bolch, Tobias und Dehecq, Amaury und Dussaillant, Ines und Falaschi, Daniel und Florentine, Caitlyn und Floricioiu, Dana und Ginzler, Christian und Guillet, Gregoire und Hugonnet, Romain und Huss, Matthias und Kääb, Andreas und King, Owen und Klug, Christoph und Knuth, Friedrich und Krieger, Lukas und La Frenierre, Jeff und McNabb, Robert und McNeil, Christopher und Prinz, Rainer und Sass, Louis und Seehaus, Thorsten und Shean, David und Treichler, Désirée und Wendt, Anja und Yang, Ruitang (2024) Observing glacier elevation changes from spaceborne optical and radar sensors – an inter-comparison experiment using ASTER and TanDEM-X data. The Cryosphere (18), Seiten 3195-3230. Copernicus Publications. doi: 10.5194/tc-18-3195-2024. ISSN 1994-0416.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
25MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.5194/tc-18-3195-2024

Kurzfassung

Observations of glacier mass changes are key to understanding the response of glaciers to climate change and related impacts, such as regional runoff, ecosystem changes, and global sea level rise. Spaceborne optical and radar sensors make it possible to quantify glacier elevation changes, and thus multi-annual mass changes, on a regional and global scale. However, estimates from a growing number of studies show a wide range of results with differences often beyond uncertainty bounds. Here, we present the outcome of a community-based inter-comparison experiment using spaceborne optical stereo (ASTER) and synthetic aperture radar interferometry (TanDEM-X) data to estimate elevation changes for defined glaciers and target periods that pose different assessment challenges. Using provided or self-processed digital elevation models (DEMs) for five test sites, 12 research groups provided a total of 97 spaceborne elevation-change datasets using various processing approaches. Validation with airborne data showed that using an ensemble estimate is promising to reduce random errors from different instruments and processing methods but still requires a more comprehensive investigation and correction of systematic errors. We found that scene selection, DEM processing, and co-registration have the biggest impact on the results. Other processing steps, such as treating spatial data voids, differences in survey periods, or radar penetration, can still be important for individual cases. Future research should focus on testing different implementations of individual processing steps (e.g. co-registration) and addressing issues related to temporal corrections, radar penetration, glacier area changes, and density conversion. Finally, there is a clear need for our community to develop best practices, use open, reproducible software, and assess overall uncertainty to enhance inter-comparison and empower physical process insights across glacier elevation-change studies.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/205503/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Observing glacier elevation changes from spaceborne optical and radar sensors – an inter-comparison experiment using ASTER and TanDEM-X data
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Piermattei, LiviaSwiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research WSL, Birmensdorf, 8903, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zemp, MichaelDepartment of Geography, University of Zurich, Zurich, Switzerlandhttps://orcid.org/0000-0003-2391-7877NICHT SPEZIFIZIERT
Sommer, ChristianFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-NürnbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brun, FannyUniv. Grenoble Alpes, IRD, CNRS, INRAE, Grenoble INP, IGE, 38000 Grenoble, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Braun, Matthiasmatthias.h.braun (at) fau.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Andreassen, Liss M.Section for Glaciers, Ice and Snow, the Norwegian Water Resources and Energy Directorate (NVE), Oslo, 0371, NorwayNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Belart, Joaquín M. C.National Land Survey of Iceland, Akranes, 300, IcelandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Berthier, EtienneLEGOS, Université de Toulouse, CNES, CNRS, IRD, UPS, Toulouse, Francehttps://orcid.org/0000-0001-5978-9155NICHT SPEZIFIZIERT
Bhattacharya, AtanuDepartment of Earth Sciences & Remote Sensing, JIS University, Kolkata, 700109, IndiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boehm Vock, LauraSt. Olaf College, Northfield, Minnesota, 55057, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bolch, TobiasInstitute of Geodesy, Graz University of Technology, Graz, 8010, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dehecq, AmauryUniversity Grenoble Alpes, CNRS, INRAE, IRD, Grenoble INP, IGE, Grenoble, Francehttps://orcid.org/0000-0002-5157-1183NICHT SPEZIFIZIERT
Dussaillant, InesDepartment of Geography, University of Zurich, Zurich, Switzerlandhttps://orcid.org/0000-0003-0617-7731NICHT SPEZIFIZIERT
Falaschi, DanielDepartment of Geography and Sustainable Development, University of St.Andrews, KY16 9AL, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Florentine, CaitlynU.S. Geological Survey, Northern Rocky Mountain Science Center, Bozeman, Montana, 59715, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Floricioiu, DanaDana.Floricioiu (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1647-7191NICHT SPEZIFIZIERT
Ginzler, Christianchristian.ginzler (at) wsl.chNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guillet, GregoireDepartment of Geography and Sustainable Development, University of St.Andrews, KY16 9AL, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hugonnet, RomainSwiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research WSL, Birmensdorf, 8903, Switzerlandhttps://orcid.org/0000-0002-0955-1306NICHT SPEZIFIZIERT
Huss, MatthiasSwiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research WSL, Birmensdorf, 8903, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kääb, AndreasUniversity of Oslohttps://orcid.org/0000-0002-6017-6564NICHT SPEZIFIZIERT
King, OwenSchool of Geography, Politics and Sociology, Newcastle University, NE1 7RU, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klug, ChristophInstitute of Geography, University of Innsbruck, 6020, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knuth, FriedrichUniversity of Washington, Civil and Environmental Engineering, Seattle, WA, 98195-2700, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krieger, LukasLukas.Krieger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2464-3102164354181
La Frenierre, JeffGustavus Adolphus College, St. Peter, Minnesota, 56082-1498, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
McNabb, RobertSchool of Geography and Environmental Sciences, Ulster University, Coleraine, BT15 1AP, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
McNeil, ChristopherU.S. Geological Survey, Alaska Science Center, Anchorage, AK, 99501, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Prinz, RainerDepartment of Atmospheric and Cryospheric Sciences, University of Innsbruck, 6020, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sass, LouisU.S. Geological Survey, Alaska Science Center, Anchorage, AK, 99501, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Seehaus, ThorstenFriedrich-Alexander Universität (FAU) Erlangen-NürnbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shean, DavidDepartment of Civil and Environmental Engineering, university of washington, seattlehttps://orcid.org/0000-0003-3840-3860NICHT SPEZIFIZIERT
Treichler, DésiréeDepartment of Geosciences, University of Oslo, Oslo, 0371, NorwayNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wendt, AnjaBayerische Akademie der WissenschaftenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yang, RuitangDepartment of Geosciences, University of Oslo, Oslo, 0371, NorwayNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 Juli 2024
Erschienen in:The Cryosphere
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.5194/tc-18-3195-2024
Seitenbereich:Seiten 3195-3230
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1994-0416
Status:veröffentlicht
Stichwörter:glacier mass balance, DEM difference, ASTER DEM, TanDEM-X DEM
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - SAR-Methoden, R - Projekt Polar Monitor II, R - SAR-Missionen
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > SAR-Signalverarbeitung
Hinterlegt von: Floricioiu, Dr. Dana
Hinterlegt am:26 Jul 2024 10:54
Letzte Änderung:26 Jul 2024 10:54

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