Análise sensitiva do atraso troposférico em interferometria SAR: aplicação ao estudo da deformação do Glaciar Rochoso de Hurd, Antártida

Tese de mestrado, Engenharia Geográfica, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015Os glaciares rochosos ativos são indicadores geomorfológicos da presença de permafrost. Atécnica de Interferometria SAR, devido às suas características únicas, tem sido utilizada para medir a deformação da superfície em áreas remotas como a Antártida. No entanto, esta técnica é afetada por diversos fatores que influenciam grandemente a qualidade das suas medições, em particular, o atraso troposférico. Deste modo a chave para aumentar a precisão passa por encontrar soluções fiáveis para determinar o atraso troposférico de forma a permitir remover a sua contribuição dos interferogramas. Neste estudo foi comparada a performance de três diferentes fontes de dados atmosféricos para a mitigação do atraso troposférico nos interferogramas: estimativas obtidas a partir do modelo de reanálise ERA-Interim, de uma estação GPS da IGS e do sensor MODIS. Desta forma, resultaram quatro séries temporais de interferogramas, em cada passagem do satélite ascendente e descendente: interferogramas SAR originais e interferogramas aos quais foi removida a contribuição da atmosfera através de cada uma das abordagens. Posteriormente, com recurso à da técnica dos Persistent Scatterers foi estimada a velocidade de deformação e deslocamentos ocorridos durante os três meses em estudo e comparados os resultados entre as diferentes abordagens testadas. Esta tese tem um foco em particular no glaciar rochoso de Hurd, localizado em Livingston Island Antártica,o qual tem sido anualmente monitorizado com recurso a DGPS. Isto permitiu comparar os deslocamentos obtidos com a técnica dos Persistent Scatterers com as observações DGPS, após serem projetadas na vista do satélite. Verificando-se a concordância nos deslocamentos estimados através das duas técnicas e que a deformação no glaciar rochoso de Hurd terá ocorrido durante um período mais alargado do que aquele que foi coberto pela série temporal de interferogramas.Active rock glaciers are indicators of permafrost and rock glaciers deformation are related with global warming. Synthetic aperture radar interferometry (InSAR) technique has proven its capacity for measuring the surface deformation in remote areas such as the Antarctic. However, this technique is influenced by several factors that greatly affect the quality of the measurements, in particularly, the atmospheric path delay. Consequently, there is a need to find reliable solutions to determine this atmospheric component in order to remove their contribution in the interferograms. In this study we compare the performance of three different atmospheric datasets for the mitigation of atmospheric effects, i. ERA-interim re-analysis model, ii. GPS and iii. the MODIS sensor. The atmospheric delay was removed from the interferograms resulting in fourtime series of interferograms, in each ascending and descending passes: original SAR interferograms, atmospheric effects removed using ERA-Interim model, atmospheric effects removed using GPS data and atmospheric effects removed using MODIS data. Finally, using the Persistent Scatterers technique the velocity and displacements was estimated for each dataset and further compared. We have focused our analysis on the Hurd’s rock glacier in Livingston Island, Antarctica. The surface displacement of this rock glacier have been annually surveyed using GPS instruments, during the Antarctic campaigns. These observations, projected on the line of sight, were compared with the Persistent Scatterers results. The results shows a very good agreement between both techniques and reveals that the rock glacier deformation is occurring in a larger period than the interferograms time series