InSAR detects possible thaw settlement in the Alaskan Arctic Coastal Plain

Abstract

Satellite interferometric synthetic aperture radar (InSAR) has proven to be an effective tool for monitoring surface deformation from volcanoes, earthquakes, landslides, and groundwater withdrawal. This paper seeks to expand the list of applications of InSAR data to include monitoring subsidence possibly associated with thaw settlement over the Alaskan Arctic Coastal Plain. To test our hypothesis that InSAR data are sufficiently sensitive to detect subsidence associated with thaw settlement, we acquired all Japanese Earth Resources Satellite-1 (JERS-1) L-band data available for the summers of 1996, 1997, and 1998 over two sites on the Alaska North Slope. The least amount of subsidence for both study sites was detected in the interferograms covering the summer of 1996 (2–3 cm), interferograms from 1997 and 1998 revealed that about 3 cm of subsidence occurred at the northern Cache One Lake site, and about 5 cm of subsidence was detected at the southern Kaparuk River site. These preliminary results illustrate the capacity of the L-band (24 cm) wavelength JERS-1 radar data to penetrate the short Arctic vegetation to monitor subsidence possibly associated with thaw settlement of the active layer and (or) other hydrologic changes over relatively large areas.

L’interférométrie satellite par radar à synthèse d’ouverture (InSAR) s’est révélée être un outil efficace pour le suivi de la déformation de surface des volcans, des tremblements de terre, glissements de terrain et nappes phréatiques. Le présent document vise à élargir le champ d’application de l’InSAR en y incluant le suivi de l’affaissement de la plaine cotière arctique d’Alsaka, affaissement sans doute lié au réchauffement de la plaine. Pour valider l’hypothèse selon laquelle les données InSAR sont suffisamment sensible pour détecter l’affaissement associée au rechauffement, nous avons acquis la totalité des données JERS-1 (« Japanese Earth Resources Satellite-1 »), bande L disponibles pour les étés 1996, 1997 et 1998, sur deux sites du versant nord de l’Alaska. L’affaissement minimum pour les deux sites d’étude a été détecté dans les interférogrammes couvrant l’été 1996 (2–3 cm), tandis que les interférogrammes de 1997 et 1998 ont révélé un affaissement de 3 cm au nord du lac Cache One, et un de 5 cm au sud du fleuve Kaparuk. Ces résultats préliminaires illustrent la capacité de la bande L (24 cm de longueur d’onde) de JERS-1 à pénétrer à travers la fine couche de végétation arctique pour ainsi suivre l’affaissement eventuellement associé au rechauffement de la couche active et (ou) d’autres changements hydrologiques sur de plus grandes superficies.