基于多源遥感数据的南极冰架动态变化监测及稳定性影响因子研究

As the important interface between ice sheets and oceans, the Antarctic ice shelves stability plays an important role in the mass balance of the entire Antarctic ice sheet. In this study, the dynamic changes of Antarctic ice shelves are studied. The ice shelves stability is analyzed by monitoring the factors that affect its stability using multi-source remote sensing data. Based on microwave radiometer, scatterometer and optical remote sensing images, the condition of meltwater ponds and surface snowmelt on the ice sheet are measured and the relationship between the evolution of meltwater ponds and the degree of snowmelt is analyzed. Combining SAR with optical satellite data, the time-series ice flow velocity map is generated. By removing the tidal influence, the high-precision grounding line position is located using SAR and altimetry data. Moreover, the analysis of coupling between the surface melt condition, ice surface movement, grounding line position and ice shelf thickness will be carried out in this study. To understand the internal mechanisms that affect the stability of ice shelves will provide a theoretical basis for further study of the response of the Antarctic ice sheet to global change.

南极冰架是冰盖与海洋相互作用的重要界面，其稳定性对整个南极冰盖的物质平衡至关重要。本研究以南极冰架动态变化为研究对象，着眼于利用多源遥感数据监测影响南极典型冰架稳定性的多个因子,开展冰架动态变化监测及稳定性分析研究。基于微波辐射计和微波散射计数据并结合光学数据，对冰架表面融化及极端融雪状态下的冰面融池状况进行监测，分析冰面融池的演化与融雪强度之间的关系；结合SAR和光学卫星数据，构建长时间序列的高分辨率冰架表面流速，分析冰架动力特征；利用SAR和雷达测高数据，提取去除潮汐影响的接地线精确位置；结合冰面融池、冰裂隙、接地区域冰架厚度分布及气温海温等参数，通过时间序列分析揭示冰架表面融化、冰面流速、接地线位置等影响因子之间互为驱动的复杂关系，理解它们影响冰架稳定性的内在机制，为评价全南极冰架的稳定状况提供参考，为深入研究南极冰盖对全球变化的响应提供理论依据。

南极冰架是冰盖与海洋相互作用的重要界面，其稳定性对整个南极冰盖的物质平衡至关重要。本研究以南极冰架动态变化为研究对象，着眼于利用多源遥感数据监测影响南极典型冰架稳定性的多个因子，开展冰架动态变化监测及稳定性分析研究。基于辐射计、散射计、测高、光学及SAR等数据，监测冰盖/冰架表面冻融、干雪线、冰面湖、冰流速、接地线、冰架底部融化等参数，通过时间序列分析揭示这些参数之间互为驱动的复杂关系，理解它们影响冰架稳定性的内在机制，为评价全南极冰架的稳定状况提供参考，为深入研究南极冰盖对全球变化的响应提供理论依据。本项目的主要研究成果包括：提出了一种基于微波散射计的冰盖表面融化自动化探测方法，并探测南极半岛冬季融化；利用CTC方法融合辐射计、散射计和气候模型数据，进行全南极冰盖/冰架冻融探测；发现并分析了Amery冰架表面融化径向分布特征；利用SAR影像提取南极半岛干雪线，分析南极半岛干雪线变化及其对气候参数的响应；基于光学卫星数据，对冰面湖进行长时序的变化监测，并分析其面积、深度和水量的年际和季节变化规律；基于SAR和光学卫星影像数据构建典型冰架长时间尺度冰流速序列，分析冰流速季节和年际变化特征；基于偏移量跟踪方法、CryoSat-2数据及ICESat-2数据高精度，提取南极冰盖接地线；利用CryoSat卫星测高、高精度DEM等数据监测冰架底部融化，分析底部通道系统与海洋相互作用；基于以上结果，进一步评价冰架/冰川物质平衡状态，分析冰架/冰川稳定性及其影响因子。