NASA IceBridge与Cryosat-2数据协同极地冰架变化探测研究

南极冰盖的大部分冰物质是通过冰架排出，且以冰架崩解和底部消融的形式损耗，因此冰架的动态变化监测十分重要。NASA IceBridge计划是为弥补两大激光测高卫星ICESat-1（2003-2009）和ICESat-2（2014-）之间观测空缺而设立的机载航空遥感计划，Cryosat-2（2010-）是欧空局专用于极地冰川监测的雷达测高卫星。本项目将综合利用目前最先进的IceBridge多传感器数据（ATM、LVIS、DMS、PARIS）和Cryosat-2新型测高仪SIRAL数据，开展协同反演，提取南北极典型冰架地区的表面高程变化、冰面流速、冰面融池分布及变化以及冰裂隙等信息，结合ICE-Bridge机载飞行的AMET气象观测仪观测数据和一些实地观测数据（如冰架自动气象站观测资料），探索分析气候变暖背景下冰架变化的机理和趋势。

本项目旨在利用Cryosat-2和IceBridge两大极地观测新平台遥感观测数据进行冰架变化探测的关键技术，Cryosat-2和IceBridge数据的高时效共享，使我们具有与国际研究同步的机遇。.本项目主要围绕南极冰架利用IceBridge及其他卫星观测数据开展了冰流速监测（Amery）、冰架出水高度（Mertz）、冰架表面裂隙测量（Amery）、冰架前缘海冰信息提取（Prydz Bay）、冰架崩解（全南极范围内）监测研究，此外开展了全南极冰架物质平衡的估算；针对Cryosat-2卫星新型干涉合成孔径雷达高度计在南极冰盖边缘地区观测精度进行了评估分析及应用。主要包括：.1）利用2004-2012年间的连续ENVISAT ASAR影像对该“Loose Tooth”裂隙系统进行了监测，发现裂隙系统的两支自2005年以来扩张减速，打破了之前的2012-2015年左右发生大崩解的预言，论文发表在Journal of Glaciology。2）利用2003-2009年的ICESat/GLAS数据，对Mertz冰架崩解前的出水高度进行了制图，计算了崩解总质量为8.96×1011t，成果发表于Remote sensing of Environment。3）提出了一种利用卫星激光测高ICESat-1/GLAS高程数据产品提取冰架表面冰裂隙的方法，并以南极洲埃默里冰架为例验证了这种方法探测裂隙位置的准确性和深度探测精度，成果发表于中国科学-地球科学。4）首次对SARIn模式数据在南极冰盖边缘陡峭区域的观测精度进行了详细的评估，并首次提出回波波形分析法用于SARIn模式数据精度的影响因素分析，发现在陡峭地区SARIn模式数据精度明显优于传统雷达高度计观测模式，能够精确监测冰盖边缘地区冰厚度变化率，成果发表于IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters。5）利用2005-2011年南极洲外围上万幅雷达卫星图像首次测量围绕整个南极海岸线所有大于1平方公里的冰山，并全面评估了所有冰架的”健康”状态。本研究以直接观测数据为依据估算了南极由冰架崩解和底部消融导致的物质损耗量，揭示冰架的命运可能超出前人的预估对海洋强迫更为敏感。成果发表于PNAS。