Het detecteren van rivierijs in Canada met satellietdata

Gepubliceerd: 6 mei 2020

Tijdens de laatste week van april ontstond er een ijsdam op de Athabasca-rivier, die een overstroming veroorzaakte in Fort McMurray in Alberta (Canada). IJsdammen veroorzaken regelmatig overstromingen in koude gebieden, vooral tijdens de herfst wanneer de rivier bevriest en in de lente wanneer het rivierijs opbreekt en gaat kruien. De resulterende overstromingen zorgden ervoor dat 13.000 mensen moesten worden geëvacueerd en dat er 1.200 gebouwen werden beschadigd.

Foto: Alberta Environment and Parks

Met een waarschuwingssysteem voor rivierijs kan het gevaar voor de lokale bevolking worden verminderd en kunnen risico’s worden beperkt. Omdat het erg moeilijk is om ijsdammen nauwkeurig te modelleren en te voorspellen, speelt het monitoring van rivierijs een ​​belangrijke rol bij het opzetten van een dergelijk waarschuwingssysteem.

Het monitoren van rivierijs is afhankelijk van meerdere databronnen, vaak worden luchtfoto’s gebruikt om een beeld te krijgen van de rivier. Dankzij satellietdata is er een goedkopere methode, met een grotere dekking en een hogere frequentie, voor het monitoren van rivierijs. Het gebruik van real-time satellietgegevens voor rivierijsdetectie helpt bij het vroeg in kaart brengen en classificeren van rivierijs.

Radardata

De River Ice-teams voor de Canadese provincies Alberta en Quebec werken samen met Deltares om  deze data weer te geven in een operationeel systeem en het ontwikkelen van een methode om rivierijs te detecteren en te classificeren. Synthetic Aperture Radar (SAR) satellieten wordt vaak gebruikt voor deze toepassing. De SAR sensor is gevoelig voor de structuur van ijs en kan worden gebruikt om onderscheid te maken tussen verschillende soorten ijsformaties.

Verloop opeenhoping van rivierijs met Sentinel-1 SAR

Fort McMurray

De twee afbeeldingen geven de Athabasca-rivier door Fort McMurray weer. Op de twee SAR-beelden zien we welke delen van de rivier bedekt zijn met ijs (wit) en welke delen open water zijn (blauw). Tussen 23 april en 28 april begon het ijs te kruien en liep het vast in de bocht van de rivier bij Fort McMurray. Hierdoor steeg de waterstand achter het ijs en ontstond er een overstroming. Op 28 en 29 april waren er twee wolkeloze dagen, welke samenvielen met een overvlucht van de Sentinel 2A- en 2B-satellieten. Op een false-composite beeld wordt de omvang van het overstroomde gebied duidelijk zichtbaar.

Overstroming in Fort McMurray. Witte lijnen geven de normale locatie van de rivierbedding aan.

Nieuwe kansen voor rivierijs monitoring

In juni 2019  is de Canadese RADARSAT Constellation Mission (RCM) gelanceerd, een nieuwe groep satellieten die innovatieve mogelijkheden biedt voor het monitoren van rivierijs. Deze constellatie van satellieten bestrijkt een groter gebied en komt vaker overeen in vergelijking met eerdere RADARSAT-missies. De RCM is vorig jaar gelanceerd, wat betekent dat er nog weinig bekend is over de mogelijkheden om ijs te classificeren. Op dit moment wordt de potentie van de RCM missie onderzocht en worden er nieuwe methodes ontwikkeld om ijs te classificeren. Ook wordt er gekeken hoe de oriëntatie van de radar de detectie van verschillende soorten ijs beïnvloedt.

Geïntegreerd in Delft-FEWS

Het onderzoeksproject wordt ondersteund door Deltares en begeleid door experts van Natural Resources Canada en de TU Delft. Rivierijs classificatiemethoden vanuit dit initiatief zullen worden geïntegreerd in operationele overstromingsvoorspellingssystemen die door Deltares worden beheerd, zoals Delft-FEWS. In deze systemen zal een overzicht worden gegeven van satellietdata over een deel van de rivier.

Geavanceerde modellering van rivierijs

Dit project leidt tot een betere monitoring van rivierijs, geschikt voor waterbeheerders in Noordelijke gebieden. Het demonstreert een real-time toepassing van satellietdata voor rampenbestrijding. Het uiteindelijke doel is om afgeleide producten van deze nieuwe databron te gebruiken voor het modelleren van rivierijs.