ALBERT

Description: We present a comprehensive approach (including field data, remote sensing and an anisotropic ice-flow model) to characterize Halvfarryggen ice dome in coastal Dronning Maud Land, Antarctica. This is a potential drill site for the International Partnerships in Ice Core Sciences, which has identified the need for ice cores covering atmospheric conditions during the last few millennia. We derive the surface topography, the ice stratigraphy from radar data, and accumulation rates which vary from 400 to 1670 kg m−2 a−1 due to preferred wind directions and changing surface slope. The stratigraphy shows anticlines and synclines beneath the divides. We transfer Dansgaard–Johnsen age–depth scales from the flanks along isochrones to the divide in the upper 20–50% of the ice thickness and show that they compare well with the results of a full-Stokes, anisotropic ice-flow model which predicts (1) 11 ka BP ice at 90% of the ice thickness, (2) a temporally stable divide for at least 2700–4500 years, (3) basal temperatures below the melting point (−12°C to −5°C) and (4) a highly developed crystal orientation fabric (COF). We suggest drilling into the apices of the deep anticlines, providing a good compromise between record length and temporal resolution and also facilitating studies of the interplay of anisotropic COF and ice flow.

Description: This study aims to demonstrate that deep ice cores can be synchronized using internal horizons in the ice between the drill sites revealed by airborne radio-echo sounding (RES) over a distance of 〉1000km, despite significant variations in glaciological parameters, such as accumulation rate between the sites. In 2002/03 a profile between the Kohnen station and Dome Fuji deep ice-core drill sites, Antarctica, was completed using airborne RES. The survey reveals several continuous internal horizons in the RES section over a length of 1217 km. The layers allow direct comparison of the deep ice cores drilled at the two stations. In particular, the counterpart of a visible layer observed in the Kohnen station (EDML) ice core at 1054 m depth has been identified in the Dome Fuji ice core at 575 m depth using internal RES horizons. Thus the two ice cores can be synchronized, i.e. the ice at 1560 m depth (at the bottom of the 2003 EDML drilling) is ∼49ka old according to the Dome Fuji age/depth scale, using the traced internal layers presented in this study.

Description: We characterize the basal mass balance of the Ekström Ice Shelf, Dronning Maud Land, Antarctica, using interferometrically derived surface velocities and ice thickness measurements from radio-echo sounding (RES). The surface velocities are based on data from European Remote-sensing Satellites-1 and -2 (ERS-1/2) during 1994–97. The ice thickness grid consists of 136 RES profiles acquired between 1996 and 2006. Mass fluxes are calculated along selected RES profiles where possible, to reduce uncertainties from ice thickness interpolation. Elsewhere large-scale mass fluxes are calculated using interpolated ice thickness data. Themass flux into the Ekström Ice Shelf from the main grounded drainage basins is estimated to be 3.19±0.4Gt a–1. The mass flux near the ice shelf front is 2.67±0.3Gt a–1. Assuming steady state, and based on the equation of continuity, we interpret the residual mass flux as a combined effect of snow accumulation and subglacial melting/refreezing. Using net snow accumulation rates from previous studies, we link the mass flux divergence in irregular-shaped polygons to processes beneath the ice shelf. The highest subglacial melt rates of ~1.1ma–1 are found near the grounding zone of two main inflow glaciers, and around the German station Neumayer III. The detection of unlikely refreezing in a small area ~15 km west of Neumayer III is attributed to both dataset inaccuracies and a (possibly past) violation of the steady-state assumption. In general, the method and input data allow mapping of the spatial distribution of basal melting and the results are in good agreement with several previous studies.

Description: Für Massenbilanzstudien und dem Verständnis des Paläoklimas sind Kenntnisse über die Verteilung des Eises in den Polarregionen sowie der Aufbau der großen Eisschilde der Antarktis und Grönlands unerlässlich. Da Eis zu dem in seinen eingeschlossenen Gasblasen als einziges Klimaarchiv Proben der Paläoatmosphäre beinhaltet, ist es für verlässliche Aussagen über das Paläoklima wichtig, Eiskerne aus einer ungestörten Umgebung beproben zu können. Seit Mitte der 70-ziger Jahre des zwanzigsten Jahrhunderts werden Radarsysteme erfolgreich und intensiv zur Kartierung der Eismächtigkeiten der polaren Eisschilde und deren inneren Aufbaus von Schlitten und Flugzeugen aus eingesetzt [3]. So zum Beispiel bei der Vorerkundung für eine Eiskerntiefbohrung in Dronning Maud Land, Antarktis [10], der Kompilierung kontinentaler Datensätze für Karten und die Modellierung der Eisschilde [7],[5] und ihres Verhaltens auf klimatische Änderungen. Zur Untersuchung der Eisschilde wie auch von Schelfeisen und Gletschern werden verschiedenste Radarsysteme eingesetzt. Sowohl Pulsradarsysteme [8] für die Kartierung der bis zu 4000 m mächtigen Eisschilde der Antarktis und Grönlands kommen zum Einsatz, als auch Stepped Frequency und Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) Radarsysteme um die Schichtungen im bis zu einigen 100 m mächtigen Firn im oberen Bereich dieser Eisschilde zu detektieren. Leitfähigkeitsänderungen des Eises und Sprünge in der Dielektrizitätskonstanten, die zu Reflexionen von elektromagnetischen Wellen führen, können an Eiskernen mittels „dielectric profiling“ (DEP) sehr genau gemessen werden [12]. Auch die Akkumulationshistorie ist aus Untersuchungen von Eiskernen bekannt [2]. Somit besteht die Möglichkeit die vom Radar detektierten Horizonte an den Eiskernen exakt einzuhängen [4] und somit die punktuell bestimmten Zutragsraten entlang von Radarprofilen zu extrapolieren [11]. Zur Bestimmung des mittleren Schneezutrags der letzten mehreren hundert Jahre reichen flache Eiskernbohrungen bis zu einer Tiefe von 150 m aus. Diese Bohrungen können mit recht geringem technischen Aufwand innerhalb weniger Tage abgeteuft werden. Während der Verdichtung des Firns zu Eis, ist die Advektion von Eis von der Seite zu vernachlässigen [6]. Zur Kartierung des Schneezutrags wurden in der Vergangenheit weit verteilt Eiskerne gebohrt [9] und dann zwischen den Bohrstellen interpoliert. Um räumliche Variationen der Akkumulation abzubilden, muss bei diesem Vorgehen der Abstand zwischen den Eisbohrungen verringert werden oder auf solche Radarmessungen zurückgegriffen werden, die die Isochronen zwischen den Bohrstellen abbilden können. Dazu ist zum einen eine hohe vertikale Auflösung des Radarsystems erforderlich und zum anderen ein hoher Messfortschritt wie ihn flugzeuggestützte Messungen bieten. Mittels hochauflösender Radarmessungen zwischen den abgeteuften Bohrungen kann die mathematische Interpolation durch Messungen physikalischer Parameter ersetzt und so die räumliche Variation abgebildet werden. Zu diesem Zweck wurde das bereits erfolgreich am Boden eingesetzte FMCW-Radargerät der TU Hamburg- Harburg [1] für den Einsatz auf den Polarflugzeugen des Alfred-Wegener-Instituts adaptiert. Im Folgenden wird das für den luftgestützten Einsatz modifizierte Gerät im Einzelnen vorgestellt und seine Messmöglichkeiten werden anhand von typischen Messergebnissen dargestellt . Dazu werden in Kapitel 2 die technischen Details wie Signalgenerierung und Datenerfassung des Radargeräts erläutert. In Kapitel 3 werden mit diesem Gerät erstellte Messprofile vorgestellt und diskutiert.

Description: This study aims to demonstrate that deep ice cores can be synchronized using internal horizons in the ice between the drill sites revealed by airborne radio-echo sounding (RES) over a distance of 〉1000 km, despite significant variations in glaciological parameters, such as accumulation rate between the sites. In 2002/03 a profile between the Kohnen station and Dome Fuji deep ice-core drill sites, Antarctica, was completed using airborne RES. The survey reveals several continuous internal horizons in the RES section over a length of 1217 km. The layers allow direct comparison of the deep ice cores drilled at the two stations. In particular, the counterpart of a visible layer observed in the Kohnen station (EDML) ice core at 1054 m depth has been identified in the Dome Fuji ice core at 575 m depth using internal RES horizons. Thus the two ice cores can be synchronized, i.e. the ice at 1560 m depth (at the bottom of the 2003 EDML drilling) is $49 ka old according to the Dome Fuji age/depth scale, using the traced internal layers presented in this study.

Description: The Recovery Glacier is draining about 8% of the East Antarctic ice sheet and feeds into the Filchner Ice Shelf. There were suggestions that the dynamics of the glacier is driven by large subglacial lakes that initiate the ice stream flow (Bell et al., 2008). As the Recovery Glacier is one of the least surveyed ice streams due to its remote location, this hypothesis could not be tested rigorously so far. In austral summer 2013/14 AWI carried out a survey of the Recovery Glacier including radio echo sounding, gravimetry, magnetics, and laser scanner. In total more than 22000 km survey lines were flown. Here we present an ice thickness map of the main trunk of the Recovery Glacier, as well as its tributaries Blackwall and Ramp glaciers. The ice thickness varies between 70 m in the vicinity of the Shackleton Range and nearly 3800 m close to the Bell lakes. Using different DEMs including one CryoSat-2 DEM (Helm et al., 2014), we determine the basal topography and the hydraulic head. We estimate the basal reflection coefficient and assess by this locations with potentially wet ice base. The distribution shows that few of the formerly proposed lakes show indeed a wet base, while others are missing clear lake like basal reflections.

Description: Gerade ist das neue Polarflugzeug Polar 6 in Bremerhaven eingetroffen und wird für seinen ersten Einsatz in der Antarktis ausgerüstet. Die eingebaute Messtechnik dient beispielsweise dazu, die Erdoberfläche der Antarktis zu vermessen, die unter kilometerdickem Eis verborgen liegt. Und auch das Eis selber ist Gegenstand der Polarforschung: Wo ist der über Jahrtausende gepresste Schnee möglichst ursprünglich geschichtet und nicht umgelagert? Hier sind gute Orte für Eiskerntiefenbohrungen, über die Informationen über die Klimavergangenheit liefern. Der Geophysiker Dr. Daniel Steinhage hat seit 1995 an über 15 Flugzeugexpeditionen des Alfred-Wegener-Instituts in Arktis und Antarktis teilgenommen. Anfang Dezember führt ihn seine nächste Expedition in die Antarktis. In seinem Vortrag stellt er die Forschungsflugzeuge Polar 1 bis Polar 6 vor und berichtet über die Forschungsergebnisse, die ausschließlich durch den Einsatz dieser Maschinen erzielt werden konnten. Steinhage berichtet zusätzlich, wie sowohl die Maschinen als auch das Messgerät stetig weiterentwickelt werden, um aktuellen wissenschaftlichen Fragen auf den Grund zu gehen.