南极冰盖DEM机载测高验证与分析——以西南极Thwaites冰川为例

利用冰桥计划(IceBridge)在西南极Thwaites冰川的机载激光测高数据,对ICESat卫星测高数据和目前国际常用的4种南极DEM,包括Bamber 1km DEM、ICESat DEM、RAMPv2DEM和JLB97DEM的精度进行了验证和分析。结果表明,ICESat卫星测高数据和ICESat DEM有着较高的高程可靠性,其与冰桥计划机载测高数据的平均高程差小于5m,标准差小于15m。Bamber 1km DEM高程可靠性相比ICESat卫星测高数据和ICESat DEM低一些。JLB97DEM、RAMPv2DEM与冰桥计划机载测高数据之间的标准差超过30m,尤其在坡度较大的区域,高程可靠性低。

基于IceBridge数据的南极别林斯高晋海的海冰厚度研究

海冰变化与全球气候、生态系统和人类活动密切相关,海冰厚度是海冰变化研究的重要参数之一。全面立体高精度观测海冰厚度的最有效手段是航空遥感,而冰桥计划(IceBridge)是当前南北极最大的航空遥感工程。基于2009-2014年冰桥计划的激光雷达高程数据和数字测图系统相机光学影像对南极别林斯高晋海的海冰厚度进行研究,并结合降雪量等气象数据探讨该区域海冰厚度变化的原因。研究发现该海域的海冰厚度在2009-2014年间整体呈微弱增长趋势(0.07m·a-1),但是在95%置信水平下不具有显著性。2009-2011年呈现先增加后减少的大幅度变化,其中2010年达到极大值2.42m,之后开始缓慢增加。海冰厚度的年际变化与降雪和近地表温度等气象要素相关,二者相比较而言降雪为主要影响因素。

基于CryoSat-2数据反演2011～2017年波弗特海海冰厚度变化

利用CryoSat-2卫星测高数据反演波弗特海的海冰厚度,并利用2010~2013年10月份仰视声呐(ULS)和2011年冰桥计划(IceBridge)数据对结果进行精度评估。结果表明,测高反演的海冰吃水深度与ULS吃水深度差值的最大值和标准差分别为14 cm和4 cm;测高反演的海冰厚度与冰桥计划海冰厚度差值的平均值和标准差分别为2.7 cm和65.7 cm,优于Laxon(2013)研究结果(分别优化2.1 cm和6.6 cm)。在此基础上,研究2011~2017年波弗特海夏冬两季的海冰厚度变化,发现二者具有类似的分布特征,且冬季3月海冰覆盖范围更广,厚度更大;进一步分析2011~2017年3月份冬季海冰厚度年际变化,发现其呈整体下降趋势,且2012年最小,2014年最大。

机载冰雷达原始数据质量监测系统及其应用进展

高水平的研究都需要基于精准的原始数据,如何克服极地恶劣环境的影响提升原始数据采集的鲁棒性,是南极科学考察中一项极富挑战的工作,这些原始数据将会直接影响后续一系列重要科研成果。由于意识到原始数据质量监测过程的重要性,冰桥计划和雪鹰601中都采用了相应的数据质量监测方案,在一定程度上提升了机载冰雷达数据采集和运输过程中原始数据的完整性和安全性。然而,脱离数据本质的质量监测成效甚微,若要有效提升机载冰雷达数据质量,一方面需要从机载冰雷达数据特征入手进行监测;另一方面需要结合同时采集的多源数据,通过构建时空维度的全方位监管,展开对关联原始数据质量控制的研究,才能在全生命周期有效保障原始数据的安全。