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High-resolution mapping of snow depth and snow thermal insulation using low-cost UAVs in complex Arctic Urban Terrains

Mueller, Marlin M. und Dietenberger, Steffen und Dubois, Clémence und Kaiser, Soraya und Walz, Pauline und Lenz, Josefine und Fritz, Oliver und Marx, Sabrina und Thiel, Christian und Langer, Moritz (2026) High-resolution mapping of snow depth and snow thermal insulation using low-cost UAVs in complex Arctic Urban Terrains. Arctic Science, 12, Seiten 1-23. Canadian Science Publishing. doi: 10.1139/as-2025-0062. ISSN 2368-7460.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
9MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1139/as-2025-0062

Kurzfassung

Arctic communities on permafrost face infrastructure instability from climate-driven thawing, a process exacerbated by the insulating effect of snow accumulation around buildings and roads. To monitor this threat, we assess the feasibility of using a low-cost, consumer-grade unoccupied aerial vehicle (UAV) (DJI Mini 2) with Structure-from-Motion photogrammetry to map snow depth and derive thermal insulation metrics in Aklavik, NT, Canada. By differencing high-resolution snow-covered (March 2024) and snow-free (September 2022) datasets, we found a mean snow depth of 0.65 m across the 0.98 km2 study area. Critically, snow was deeper adjacent to roads (mean: 0.65 m) than buildings (0.59 m), creating stronger thermal insulation along transportation corridors. This translated into a substantial warming bias (ΔTs > 2.0 °C) for over 45% of road-adjacent and 35% of building-adjacent areas. Validation revealed a slight overestimation on bare ground (+8.24 cm) but a systematic underestimation relative to probe measurements (bias: −17.32 cm), primarily because the snow-free survey captured the top of shrub canopies rather than the true ground surface. This study demonstrates that carefully processed data from accessible UAV technology can provide valuable, high-resolution insights into hazardous snow distribution, offering a cost-effective and scalable tool to support permafrost stability and infrastructure management.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223820/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:High-resolution mapping of snow depth and snow thermal insulation using low-cost UAVs in complex Arctic Urban Terrains
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mueller, Marlin M.marlin.mueller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7267-3886211549360
Dietenberger, SteffenNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0003-2771-6068211549362
Dubois, ClémenceNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0003-0542-0514NICHT SPEZIFIZIERT
Kaiser, SorayaNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-8179-5084NICHT SPEZIFIZIERT
Walz, PaulineNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0002-3764-8567NICHT SPEZIFIZIERT
Lenz, JosefineNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-4050-3169NICHT SPEZIFIZIERT
Fritz, OliverNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-6324-7295NICHT SPEZIFIZIERT
Marx, SabrinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thiel, ChristianNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-5144-8145NICHT SPEZIFIZIERT
Langer, MoritzNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-2704-3655NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 April 2026
Erschienen in:Arctic Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:12
DOI:10.1139/as-2025-0062
Seitenbereich:Seiten 1-23
Verlag:Canadian Science Publishing
ISSN:2368-7460
Status:veröffentlicht
Stichwörter:UAV, snow depth, permafrost, Structure-from-Motion, Arctic infrastructure, community-based monitoring
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AI - Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Klima, Wetter und Umwelt
Standort: Jena
Institute & Einrichtungen:Institut für Datenwissenschaften
Hinterlegt von: Müller, Marlin
Hinterlegt am:13 Apr 2026 16:08
Letzte Änderung:21 Apr 2026 15:01

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