Variações de área das geleiras e o estado atual da linha de neve transitória dos campos de gelo da ilha Rei George, Antártica, usando sensores remotos orbitais

Abstract

Geleiras Antárticas e subantárticas possuem o balanço de massa altamente sensível, principalmente as geleiras marinhas que têm altas temperaturas na Altitude de Linha de Equilíbrio. Assim, é essencial o entendimento das respostas destas às mudanças climáticas e o contínuo monitoramento por sensoriamento remoto. Este trabalho objetivou investigar a Altitude de Linha de Neve (ALN) transitória para 2020 e estimou a perda de área dos campos de gelo na ilha Rei George (IRG) no período 1988-2020, utilizando dados de sensores remotos ativos e passivos. Foram aplicados índices como o NDSI e o NDWI e o mapeamento de imagens Landsat 4 TM e Sentinel-2. As zonas de radar e a ALN (neve úmida e transitória) foram determinadas pelo retroespalhamento e pela elevação obtidos na imagem Sentinel-1 IW (verão de 2020) e no MDE. O processamento da imagem Sentinel-1 envolveu a remoção do ruído termal, a calibração, a correção do terreno e a filtragem speckle. Foram analisados dados de média e erro padrão para as perdas de área das geleiras voltadas para os setores da Passagem de Drake (PD) e do Estreito de Bransfield (EB). Assim como, foram elaborados gráficos de dispersão e correlação para fatores como perda de área glacial, distâncias de determinadas cotas batimétricas e área percentual acima da ALN transitória. Foram obtidos valores de retroespalhamento de ≤ -13 dB para a zona de neve úmida e a ALN transitória foi identificada em uma altitude mínima de 300 metros (abrangendo 55% da área glacial da ilha). O mapeamento resultou em uma área glacial total de 1006,04 km² para 2020 (erro <1%). A perda de área glacial desde 1988 foi de 101,34 km² (9%). A taxa de perda de área para o período de 32 anos foi de 3,17 km²/ano. As geleiras na península Keller e no Domo Bellingshausen, com ausência de ALN transitória, mostraram os maiores percentuais de perda (28,2% e 17,4% respectivamente), seguido do campo de gelo Warszawa (15,6%) e Kraków (13%). Dentre os campos que possuem a ALN transitória, destacam-se os percentuais de perda do Campo de Gelo Warszawa. A Parte Oriental possui expressivas perdas percentuais (10,4%). As perdas de área percentual nas cotas ≤150m de elevação é maior nos campos de gelo Kraków, Warszawa e Domo Bellingshausen. Os percentuais de perda de área por campo de gelo aumentam com a diminuição do percentual de área acima da ALN transitória, da área total e da elevação máxima. Há menores variações nas geleiras com sua frente em porções marinhas mais rasas (PD). A maior variação é encontrada nas geleiras de desprendimento dos setores de maior profundidade de água (EB) devido ao controle de diferentes aspectos na estabilidade da frente da geleira e nas taxas de desprendimento de gelo. O campo de gelo com maior área total é a Parte Oriental, seguido da Parte Central e do Arctowski, os quais também possuem maior área percentual acima da ALN e menores perdas de área. Além das forçantes climáticas no período, há fatores que operam modulando o comportamento das frentes e que explicam as diferenças de retração e de ALN encontradas em cada campo de gelo.

The Antarctic and Subantarctic glaciers have higher mass balance sensitivity, mainly maritime glaciers that have higher temperatures at the Equilibrium Line Altitud. Thus, it is essential to understand glaciers responses to climate change and the continuous monitoring by Remote Sensing data. This work investigates the Snow Line Altitud (2020) and the glacial area loss of the King George icefields in the period of 1988- 2020 using active and passive remote sensing data. The Sentinel-2 and LANDSAT satellite images were applied in glacier mapping and index (NDSI and NDWI) to determine the glacier area variations in the period. The radar zones and Transient Snow Line (TSL) altitude were identified using Sentinel-1 IW (2020 summer) and the digital elevation model data to analyze their sensitivity to recent environmental changes. The S-1 was processed with thermal noise removal, calibration, terrain correction and speckle filtering steps. The area loss mean and pattern error values were analyzed by Drake Passage (DP) and Bransfield Strait (BS) sectors. The area loss was associated with environmental characteristics such as bathymetry, elevation, area above the TSL altitude using graphs of the comparison and correlation. The backscattering values of the ≤ -13 dB was identified as a wet snow zone and 300 m was determined to TSL altitude. 55% of glacial coverage is located above the TSL altitude in summer 2020. Eastern, Central and Arctowski icefields have more dimensions and the highest values of the glacial coverage located above the TSL altitude. The island has 1006.04 km² (error <1%) of the total glacial area for 2020 and had 101.34 km² (9%) area loss since 1988/1989. The glaciers have retreated 3.17 km²/year in the last 32 years. The Keller Peninsula glaciers and Bellingshausen Dome had a more significant loss (28% and 17%) and had not been verified TSL altitude in 2020 for both. The Warszawa, Kraków and Eastern icefields had 15.6%, 13% and 10.4% of the loss and had an area above the TSL altitude. The Kraków, Warszawa and Bellingshausen Dome icefields had the highest area loss in the 150m elevation range in this period. The area loss values (%) increased with decrease of the dimensions, total area above TSL and lower values for maximum elevation of the icefields. The lowest glacial shrinkage occurs in coastal shallow sectors. The calving glaciers with ice-flow toward deeper and steeper submarine sectors (associated to BS) had higher glacier variations in comparison with others (associated to DP) due ice- margin stabilization and calving rate changes. The climatic and ocean input and multiple environmental factors have influence in TSL altitude and retreat difference between glaciers.