Detektion der Auftauschicht in Permafrostgebieten mittels flugzeuggestütztem GPR

Die vom Permafrost dominierten Gebiete der Arktis sind von der globalen Erwarmung besonders betroffen. Als Folge der hoheren Temperaturen nehmen die Dicke der Auftauschicht und die Anzahl der frostfreien Tage im Jahr immer weiter zu, wodurch der Ausstos von Treibhausgasen durch erhohte Bakterienaktivitat steigt. Wenn Infrastruktur in diesen Gebieten vorhanden ist oder angelegt werden soll, muss sie im Permafrost gegrundet sein, um dauerhaft stabil zu sein. Somit ist es sowohl fur die Klimamodellierung als auch fur die Infrastruktur wichtig, die Auftautiefe der oberen Bodenschicht flachendeckend zu kennen. Zu diesem Zweck wurde im August 2018 eine grose Feldkampagne rund um Inuvik, NW-Kanada, durchgefuhrt. Das Gebiet ist durch Permafrost gepragt, die Machtigkeit der Auftauschicht liegt zwischen 30cm und 2m. Die Vegetation wechselt zwischen offener Tundra, strauchdominierter Tundra und Taiga (Nadelwald). Wahrend der Feldarbeiten hat ein Team im Gelande die Vegetation, die Bodeneigenschaften und die Dicke der Auftauschicht punktuell erfasst, sowie GPR-Messungen mit 200 MHz Antennen zur Kartierung der Auftauschicht und geoelektrische Messungen zur Charakterisierung des Permafrostkorpers durchgefuhrt. Ein zweites Team hat mittels flugzeuggestutzter Messungen mit der Polar 5 des Alfred-Wegener-Instituts das Gebiet grosflachig kartiert. Bei niedrigen Flugen in ca. 300m Hohe uber Grund wurden GPR Messungen zur Erfassung der Dicke der Auftauschicht durchgefuhrt. Das verwendete Radarsystem ist ein FMCW Radar mit einem Frequenzbereich von 400 – 800 MHz, wodurch eine hohe vertikale und horizontale Auflosung gegeben ist. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Untersuchungsgebiet ist variabel mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 0,044m/ns in der Auftauschicht. Auf hoheren Flugen (ca. 1000m uber Grund) wurden unter anderem eine VIS+NIR und eine SWIR-Hyperspektralkamera (AISA EAGLE und HAWK) sowie ein RIEGL Laserscanner betrieben, womit Vegetation und Geomorphologie charakterisiert werden konnen. Um die Ergebnisse auf das gesamte Untersuchungsgebiet zu ubertragen, werden zusatzlich Satellitendaten des Gebiets ausgewertet. Somit ist eine umfassende Charakterisierung des aktuellen Zustands aller Faktoren des Okosystems, die den Permafrostkorper und die Auftauschicht betreffen, moglich. Hier prasentieren wir erste Ergebnisse der GPR Messungen aus den Befliegungen sowie vom Boden und ordnen diese in die raumliche Struktur des Untersuchungsgebiets ein.