Radarsat Constellation Mission Derived Winter Glacier Velocities for the St. Elias Icefield, Yukon/Alaska: 2022 and 2023

Abstract

Here we use high resolution (5 m) Radarsat Constellation Mission (RCM) imagery acquired in winters 2022 and 2023 to determine motion across glaciers of the St. Elias Icefield in Yukon/Alaska. Our regional velocity mapping largely conforms with previous studies, with faster motion (>600 m/yr) for the glaciers originating in the Yukon that drain southward and westward to the coast of Alaska and relatively slower motion (100–400 m/yr) for the land terminating glaciers that drain eastward and northeastward and stay within the Yukon. We also identify two new glacier surges within the icefields: the surge of Nàłùdäy (Lowell) Glacier in Winter 2022, and Chitina Glacier in Winter 2023, and track the progression of each surge from January to March utilizing ∼4-day repeat RCM imagery. To evaluate the quality of RCM-derived velocities, we compare our results with 50 simultaneous measurements at three on-ice dGPS stations located on two Yukon glaciers and find the average absolute difference between measurements to be 6.6 m/yr. Our results demonstrate the utility of RCM data to determine glacier motion across large regions with complex topography, to support process-based studies of fast flowing and surge-type glaciers and continue the legacy of velocity products derived from the Radarsat-2 mission.

RÉSUMÉ

Des images haute résolution (5 m) de la Constellation Radarsat (RCM)) acquises au cours des hivers 2022 et 2023 ont été utilisées pour déterminer le mouvement les glaciers à travers du champ de glace St. Elias au Yukon/Alaska. Notre cartographie des vitesses régionales est largement conforme aux études précédentes, avec un mouvement plus rapide (>600 m/an) pour les glaciers provenant du Yukon qui s’écoulent vers le sud et l’ouest jusqu’à la côte de l’Alaska et un mouvement relativement plus lent (100 à 400 m/an) pour les glaciers terrestres qui s’écoulent vers l’est et le nord-est et restent au Yukon. Nous avons identifié deux nouvelles progressions glaciaires dans les champs de glace: l’avancement du glacier Nàłùdäy (Lowell) en hiver 2022 et celle du glacier Chitina en hiver 2023, et suivons leur progression de janvier à mars en utilisant des images RCM acquises aux ∼4 jours. Pour évaluer la qualité des vitesses dérivées de RCM, nous comparons nos résultats avec 50 mesures simultanées à trois stations dGPS situées sur deux glaciers du Yukon et constatons que la différence absolue moyenne entre les mesures est de 6,6 m/an. Nos résultats démontrent l’utilité des données RCM pour déterminer le mouvement des glaciers dans de vastes régions à topographie complexe, pour appuyer les études sur les glaciers ayant un écoulement rapide et une augmentation du volume et pour perpétuer l’héritage des produits de vitesse dérivés de la mission Radarsat-2.

Acknowledgements

We gratefully acknowledge support from the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (Discovery and Northern Supplement Grants), the Canada Foundation for Innovation (John Evans Leadership Fund), Ontario Research Fund, Environment and Climate Change Canada (Climate Research Division), the University of Waterloo and the University of Ottawa. We also thank the Canadian Space Agency for providing access to the Radarsat Constellation Mission data utilized in this work, and the Polar Continental Shelf Program and Kluane Lake Research Station for fieldwork support. We thank Kluane First Nation and Parks Canada for permission to undertake field measurements at Tänshi¸ (Kaskawulsh) and Dań Zhùr (Donjek) glaciers.

Additional information

Funding

This work was supported by The Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (Discovery and Northern Supplement Grants), the Canada Foundation for Innovation (John Evans Leadership Fund), Ontario Research Fund, Environment and Climate Change Canada (Climate Research Division), the University of Waterloo and the University of Ottawa.