https://orcid.org/0000-0002-4808-6240
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Abstract
Sea ice mapping using Synthetic Aperture Radar (SAR) in the melt season poses challenges, due to wet snow and melt ponds complicating sea ice type separability. To address this, we analyzed fully polarimetric (FP) and simulated compact polarimetric (CP) C- (RADARSAT-2) and L- (ALOS-2 PALSAR-2) band SAR, in the 2018 melt season in the Canadian Arctic Archipelago, for stage-wise separation of first year ice (FYI) and multiyear ice (MYI). SAR scenes at both near- (19.1–28.3°) and far- (35.8–42.1°) range incidence angles and coincident high-resolution optical scenes were used to assess the impact of surface melt ponds on separability within a landfast ice zone of diverse ice thickness. C-band provided better separability between FYI and MYI during pond onset, while L-band was superior during pond drainage due to MYI volumetric scattering. CP parameters matched FP performance across the melt season. HH and HV, commonly offered in ScanSAR mode for both frequencies, presented good separability during pond onset and drainage. Using both C-band and L-band SAR along with constraining incidence angle ranges, enhances sea ice type identification and separability. Our results can support ice type classification and seasonal stage detection for climate studies and enhance existing frameworks for ice motion vector retrievals.
Résumé
La cartographie de la glace de mer à l’aide d’un radar à synthèse d’ouverture (SAR) pendant la saison de fonte pose des défis, en raison de la neige mouillée et des étangs de fonte qui compliquent la séparabilité des types de glace de mer. Pour résoudre ce problème, nous avons analysé les bandes complètement polarimétriques et des bandes compactes simulées (CP) de RADARSAT-2 en bande C et d’ALOS-2 PALSAR-2 en bande L au cours de la saison de fonte 2018 dans l’archipel arctique canadien, pour la séparation par étape de la glace de première année (FYI) et de la glace pluriannuelle (MYI). Des scènes SAR à des angles d’incidence proches (19,1-28,3o) et lointains (35,8-42,1o) et des scènes optiques à haute résolution coïncidentes ont été utilisées pour évaluer l’impact des étangs de fonte de surface sur la séparabilité dans une zone de glace côtière de diverses épaisseurs. La bande C offre une meilleure séparabilité entre FYI et MYI pendant l’apparition de l’étang, tandis que la bande L est plus efficace pendant le drainage de l’étang en raison de la diffusion volumétrique de la glace MYI. Les paramètres CP obtiennent les mêmes performances que les bandes FP tout au long de la saison de fonte. HH et HV, couramment offerts en mode ScanSAR pour les deux fréquences, présentaient une bonne séparabilité pendant l’apparition des étangs et le drainage. L’utilisation de SAR dans les deux fréquences ainsi que des plages d’angles d’incidence contraignantes améliore l’identification et la séparabilité des types de glace de mer. Nos résultats peuvent soutenir la classification des types de glace et la détection des stades saisonniers pour les études climatiques et améliorer les outils existants pour la récupération des vecteurs de mouvement de la glace.
Acknowledgments
Special thanks to Malin Johansson for providing two of the ALOS-2 PALSAR-2 scenes from JAXA under the 3rd Research Announcement on Earth Observations (PI: Malin Johansson PER3A2N093). Thank you to Environment and Climate Change Canada’s Climate Research Division for providing high-resolution GeoEye-1 and Worldview-2 images. We also thank Christian Haas for reviewing the paper and providing EM bird ice thickness data.
Disclosure Statement
No conflict of interest was reported by the author (s).