利用CryoSat-2和GPS进行东南极冰盖/冰架变化研究

南极冰盖是地球表面最大的冰川和淡水资源，其物质平衡状况对全球变化有着极其重要的影响。冰盖/冰架表面地形与运动测量是监测南极冰盖变化的关键技术，可为物质平衡研究提供重要参数。2010年发射成功的最新一代测高卫星CryoSat-2为研究南极冰盖变化提供了新的手段。本项目将研究CryoSat-2卫星测高数据处理方法，建立我国重点考察区域中山站至Dome A和埃默里冰架地区的数字高程模型（DEM），监测南极冰盖/冰架高程变化趋势。地面测量方面在重点研究区域Dome A和埃默里冰架建立无人值守GPS跟踪站，采集冰盖/冰架上观测站点连续数年的观测数据，研究南极冰盖/冰架上长时间序列的GPS数据处理方案，提取冰盖/冰架水平和垂直方向运动时间序列，获得冰盖/冰架年际和年内运动速度，从而为进一步深入研究冰川动力学提供更多参考依据。

南极冰盖是地球表面最大的冰川和淡水资源，其物质平衡状况对全球变化有着极其重要的影响。近年来，空间大地测量技术在南极研究中发挥着越来越重要的作用，本项目主要采用卫星测高、GPS及验潮等技术手段，进行南极冰盖变化研究。随着2007/08年国际极地年期间多国合作的POLENET计划的持续进行，南极地区的无人值守连续运行GPS站点越来越多，我国南极内陆冰盖考察的连续开展，也给我们提供了大量的GPS数据。为了获取南极地区高精度的GPS数据处理方案，我们研究了对流层延迟模型、映射函数、海潮模型、天线相位中心模型等对GPS基线解算的影响，分析了空间滤波和有色噪声对GPS坐标时间序列的影响，分析了不同的精密单点定位系统在南极地区的定位精度，从而获取了高精度的冰川运动速度。利用我国南极中山站验潮数据，结合GPS数据，建立了我国南极地区的高程基准，分析了中山站海域的潮汐特征，进行了潮汐预报，反演了海冰厚度，联合南极大陆周边其他的验潮及GPS数据，分析了海平面的变化。联合新一代的CryoSat-2卫星测高数据及ICESat卫星测高数据，比较了几种常用的插值方法，对卫星测高数据进行了坡度改正，填补了南极点附近测高卫星覆盖的盲区，建立了全南极冰盖DEM，利用IceBridge航空测高数据以及GPS地面实测数据对新建立的南极DEM进行精度验证，并与Bamber 1km DEM、ICESat DEM、RAMPv2 DEM以及JLB97 DEM等四种国际上常用的南极DEM进行了比较分析。基于卫星测高数据，采用重复轨道方法，通过求解坡度改正值，解决重复轨道地面脚点不重合的问题，计算了南极冰盖的高程变化率及冰雪质量变化情况，最后得到了对全球海平面变化的影响。