Monitorování supra-glaciálních jezer pomocí družicových dat

Bc. Iva Batrlová

Diplomová práce

Monitoring of supra-glacial lakes by means of remote sensing

Anotace:

Radarová data pořízená pomocí vesmírných družic zaznamenala v posledních letech vysoký nárůst frekvence snímání a došlo i ke značnému zlepšení prostorového rozlišení dat, která nejsou závislá na denní době ani počasí, především na oblačnosti. Tyto družice často nabízejí globální pokrytí a díky tomu roste potenciál využití radarových dat pro sledování změn na zemském povrchu i v obtížně dostupných nebo vysokohorských oblastech. Tato práce se věnuje potenciálnímu využití radarových dat z konstelace družic Sentinel-1A a Sentinel 1-B pro identifikaci glaciálních jezer. S vlivem klimatické změny se výskyt glaciálních jezer zvyšuje a při jejich náhlém odvodnění dochází ke škodám na infrastruktuře níže položených sídel. Monitoring výskytu a nárůstu těchto jezer je stěžejní pro včasné varování před možnou katastrofou především ve vysokohorských oblastech. Zájmovou oblastí této práce je Merzbacherovo jezero, tvořené soustavou jezer Hořejší M. jezero a Spodní M. jezero, ležící mezi ledovci Severní a Jižní Inylček ve východním cípu státu Kyrgyzstánu, které je známé pro svou periodicitu plnění a prázdnění způsobující každoroční ledovcové záplavy (GLOF). Zpracování dat proběhlo v programu SNAP poskytovaném Evropskou kosmickou agenturou, kde bylo hlavním cílem získat data vylišující vodní plochy, která byla následně užita k výpočtu rozloh těchto ploch a jejich porovnání v rámci sledovaného období. Výsledky analyzovaných dat z období 15.10.2014 - 27.2.2019 potvrzují výše zmíněnou periodicitu. Voda v Hořejším M. jezeru se v pozorovaném období vyskytuje v určité míře celoročně, avšak k plnění Spodního M. jezera dochází dle výsledků až na začátku května s následným vyprázdněním v červenci (2015-2017) nebo v srpnu (2018). Rozsáhlé pozorovací řady již z počátku 20. století prezentují data vyprázdnění Merzbacherova jezera a začátku povodní, ovšem mapováním rozloh vodních ploch tohoto jezera v průběhu jeho plnění a před vyprázdněním je tato práce unikátní. Potenciál radarových dat vykazuje schopnost mapování ledovcových jezer ve velehorských oblastech spolu s vhodně zvolenými metodami jejich zpracování.

Abstract:

Space-based radar data has seen a significant increase in scanning frequency over recent years, also there has been a rapid improvement in spatial resolution of data that is not dependent on daytime or weather conditions, especially cloud cover. These satellites often offer global coverage, which increases the potential for radar data to be used in tracking changes on the Earth's surface and in hard to reach or alpine areas. This thesis deals with the potential use of radar data from the Sentinel-1A and Sentinel-1B satellite constellation to identify and monitor glacial lakes. As a result of climate change, the count of glacial lakes is increasing. With a sudden drainage of such lakes, damage to the infrastructure of the lower-situated settlements occurs. Monitoring the occurrence and growth of these lakes is crucial for early warning before a possible disaster, especially in alpine areas. The area of interest in this thesis is Lake Merzbacher, consisting of a system of two lakes - Upper Lake Merzbacher and Lower Lake Merzbacher, lying in between the South and North Inylchek Glaciers in the eastern part of Kyrgyzstan. Lake Merzbacher is known for its periodic filling and draining which causes annual glacier lake outburst floods (GLOF). The data processing was carried out in the SNAP software provided by the European Space Agency. The main objective was to acquire data of water bodies, which were subsequently used to calculate their areas and compare them within the reference period. Results of the analysed data from 15.10.2014 - 27.2.2019 confirm this periodicity mentioned above. The water in the Upper Lake Merzbacher occurs in some extent during the observed period in the whole year, however the filling of the Lower Lake Merzbacher occurs only at the beginning of May with subsequent drainage in July (2015-2017) or August (2018). Extensive observation lines from the beginning of the 20th century present the dates of emptying of Lake Merzbacher and the beginning of floods but mapping the water area of this lake during and before its emptying is what makes this thesis unique. The potential of radar data shows the ability to map glacial lakes in mountainous areas along with appropriate processing methods.

Klíčová slova

Sentinel-1, SAR, dálkový průzkum Země, ledovcové záplavy (GLOF), glaciální jezera, ledovcová jezera

Keywords

Sentinel-1, SAR, remote sensing, glacial lake outburst flood (GLOF), glacial lakes

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 4. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Jan Kropáček, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta životního prostředí

Magisterský studijní program / obor:
Zemědělská specializace / Krajinné a pozemkové úpravy