基于遥感蚀变信息提取巴林格撞击坑周边铁陨石

目前地球上已经得到确认的撞击坑有190余个,其中直径小于1 km的简单撞击坑绝大部分是由铁质撞击体撞击形成的。由铁质撞击体撞击而成的撞击坑周边存在大量的铁陨石物质,这些铁陨石物质的空间分布特征对研究撞击坑的撞击过程和机理具有重要意义。铁元素的异常富集也可作为探寻地球表面疑似撞击坑的重要信息。为了获取撞击坑周围的铁陨石残片,早期主要通过人工方式进行实地调查,但这种方法效率低下且需要投入大量人力物力。基于铁陨石独特的光谱特征,利用遥感蚀变信息提取手段可以很方便地获取撞击坑周边的铁陨石物质。根据铁陨石矿物的波谱特征,以美国亚利桑那州巴林格撞击坑(Barringer Meteor Crater)为研究对象,基于Landsat 8 OLI数据,采用目前提取蚀变信息的常用方法:波段比值(BandMath)—主成分分析法进行撞击坑周边铁陨石信息的提取。提取结果与前人实地调查获取的铁陨石分布情况契合程度较好。撞击坑东侧、东南侧、西南侧等处的铁陨石聚集区在提取结果图上均有较好的反映。表明利用波段比值-主成分分析方法提取巴林格撞击坑周边铁陨石信息是可行的,实验结果准确地获得了该撞击坑周围的铁陨石空间分布信息,为探寻地球表面撞击成因的环形构造提供了可行方案,同时为未来同类撞击坑信息提取提供了重要的方法参考。

1972-2017年南阿尔泰山中部冰湖变化特征及其对气候变化的响应

以1972、1989、1996、2006、2017年5个不同时段的Landsat MSS/TM/ETM+/OLI遥感影像数据、数字高程模型(DEM)数据和气象数据为数据源,通过计算机自动提取与人工目视解译相结合的方法获取南阿尔泰山中部地区各时段的冰湖信息,利用GIS空间分析方法对该地区的冰湖面积进行统计,并分析研究区冰湖在不同规模、不同坡度、不同海拔状态下的时空变化特征。结果表明:①近45年来南阿尔泰山中部地区的冰湖面积呈“先减后增”趋势。1972-1996年研究区的冰湖面积从411.14 km^2减少至400.83 km^2,共减少了10.31 km^2,减少速率为0.43 km^2/a。从1996-2017年冰湖面积增加了15.42 km^2;增长率为0.514 km^2/a。②研究区冰湖分布主要集中在海拔低于2200 m、坡度小于25°的区域,不同海拔区间和不同坡度区间的冰湖面积均呈“先减后增”趋势。③结合气温、降水、冰川面积以及冰储量变化数据分析发现,南阿尔泰山中部地区冰湖对气候变化具有明显的响应。温度、降水量及冰川融水是影响冰湖面积变化的主要因素;且这三者之间存在一种平衡关系,即温度升高冰川消融速度加快,从而对冰湖的收支平衡产生直接影响。当冰湖的补给量(即冰川融水和降水量之和)大于由温度升高引起的蒸发量时,冰湖面积会呈增长趋势;反之亦然。1970-1980年整个阿勒泰地区年代际降水量减少了19.28 mm,温度上升了0.25℃,因此1972-1989年研究区冰湖的蒸发水量大于补给水量,导致该时段冰湖面积呈退缩态势。1989-1996年该区降水量增加了19.67%,温度升高了0.62℃,但是增加的降水量却无法弥补由温度升高引起的冰湖蒸发量,因此1989-1996年研究区冰湖面积仍处于退缩状态。1996-2017年由于温度和降水量大幅增加导致冰湖面积呈不断增长趋势。

CryoSat DEM与多种南极DEM的对比分析

南极洲被巨厚冰雪覆盖,地质构造以南极横断山脉为界,总体分为东南极地盾和西南极活动带。数字高程模型(DEM)是研究南极冰盖变化的基础数据之一。通过多期次数字高程模型相比较获得高程的变化信息,是分析南极冰盖厚度变化和物质平衡的重要手段。然而不同类型DEM之间存的平面误差和垂直误差影响分析结果的精度。首先利用配准消除DEM间的水平误差,然后计算并按坡度提取CryoSat DEM与其他DEM的平均高程差和标准差,最后分析高程差的时空变化特征。通过分析发现,DEM之间存在不同的平面误差。其中Tan-DEM_X DEM与CryoSat DEM的高程平面偏差最小,而ICESat DEM与CryoSat DEM的高程平面偏差最大。在垂直方向上,0°~1°的坡度范围内,CryoSat DEM与TanDEM_X DEM的平均高程差在3.5~5.5 m之间,标准差小于18.0 m;CryoSat DEM和Bamber 1km DEM的平均高程差在-2.5~+1.0 m之间,标准差小于24.2 m;CryoSat DEM与ICESat DEM的平均高程差在-25.0~-1.0 m之间,标准差小于47.2 m;CryoSat DEM与RAMPv2 DEM的平均高程差在1.3~3.2 m之间,标准差小于45.6 m。通过研究发现南极冰盖内部高程增加,但西南极冰盖和东南极冰盖高程均在降低,且西南极降低明显,同时南极边缘地区高程降低明显。本研究为全球变化研究和南极物质平衡研究提供了重要参考。