东南极达尔克冰川现场定位观测误差分析

中国南极考察队从2007年开始对达尔克冰川进行现场监测工作,在冰面上投设监测花杆并用前方交会的方法持续对花杆进行精确定位,用于冰川运动监测。2007-2012年,中国南极考察队员在东南极达尔克冰川上共计开展了18个批次的现场测量工作,经分析得到了67个高精度的空间交会点坐标,分属于10个独立的观测标志。为精化计算模型必须对实测数据仔细甄别,因此,同时考虑了仪器的归零差、地球曲率误差、大气折光误差等交会定位的主要误差来源,比较了3种因素对精确定位的影响,结果表明:地球曲率对精确定位的影响最大,其次是归零差,最后是大气折光引起的误差。对交会定位中各种误差的分析有利于改进同类工作中计算模型的选择,为冰川运动监测提供高精度的数据支撑。

基于Landsat-8的东南极达尔克冰川季节性表面消融信息提取

冰盖表面消融是气候变化和全球变暖的敏感指示剂。冰雪消融会降低地表反照率进而影响全球能量平衡,表面融水会加剧裂隙的传播,降低冰架稳定性进而影响冰盖物质平衡。当前,高时空分辨率消融区分布数据的缺乏限制了南极冰盖消融发生机理和时空特征的深入探索。围绕南极冰盖大范围消融区(蓝冰、湿雪和融水)的提取研究,提出了一种基于改进的冰雪归一化消融指数(Modified Normalized Difference Water Index Adapted for Ice,MNDWIice)的消融区自动提取方法,采用2016年9月—2017年4月18景30 m分辨率的Landsat-8数据,获取了消融区自动提取的MNDWIice阈值,并以东南极达尔克冰川为例,实现了高空间分辨率的季节性消融信息提取和分析。结果表明:在云和地形阴影干扰较小的情况下,基于Landsat-8反射率数据计算的MNDWIice采用单一阈值(0.136)对消融区的提取精度在67.7%—94.2%之间,平均精度为81.5%;达尔克冰川消融面积、消融区MNDWIice均值表现出明显的季节性时空变化特征;消融发生的时间不晚于Landsat-8数据观测的最早时间(9月7日);消融最早出现和主要分布区在地形下降剧烈的东部接地线处。

基于无人机遥感技术的南极冰川表面冰坑监测

冰坑(ice doline)是指冰川表面因塌陷所形成的特殊地貌,由于冰坑的规模通常较小,相关的高分辨率遥感数据十分匮乏,加之其形成具有突发性和偶然性,目前的研究尚不充分.已有的研究主要通过对冰坑形成后的表面特征分析得出,对形成前冰面的应力应变状态尚缺乏有效观测数据支撑.在我国第33次南极考察期间,中山站至内陆出发基地的达尔克冰川表面发生了塌陷,形成了冰坑地貌.在达尔克冰川开展长时间序列的无人机遥感监测,获取了塌陷事件发生前后多期高分辨率无人机遥感数据.利用该数据处理得到的塌陷区高分辨率数字高程模型(DEM)和数字正射模型(DOM),分析了塌陷发生前后冰面地形变化和融池分布,发现此处冰坑地貌的形成与冰下径流、冰上的融水过程有重要关系.

东南极达尔克冰川−183 m深处冰层融水细菌多样性研究

【目的】目前对于南极冰层微生物研究较少,而且研究手段多为纯培养和高通量测序,对于其中的微生物群落多样性仍知之甚少。本研究拟研究东南极达尔克冰川冰层中微生物群落组成。【方法】采用纯培养法、单细胞分选和高通量测序3种方法对东南极达尔克冰川冰层微生物进行研究,探究该生境中微生物的群落组成。【结果】从达尔克冰川中分离出10门19纲94属。其中,变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)为优势纲,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)为优势属,结果显示冰层中存在较为丰富的微生物多样性。其中,纯培养法分离出25株细菌。单细胞分选方法分离得到24株细菌。高通量测序共得到55183条序列,聚类出116个操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)。3种研究方法得出的优势种群不尽相同。通过单细胞分选和纯培养法共获得7株细菌,它们与数据库最近源16S rRNA基因序列的相似度小于98.65%,其中有2株菌株与最近源16S rRNA基因序列的相似度小于95.00%,推测可能有2个潜在新属,5个潜在新种。【结论】本研究通过纯培养法、单细胞分选以及高通量测序3种方法对东南极达尔克冰川冰层微生物多样性进行研究发现,该生境中细菌多样性复杂。对比3种方法,其各有优势和局限性。这意味着结合使用多种研究方法研究微生物多样性,可获得更加全面的微生物群落组成。研究结果可为挖掘南极微生物资源提供数据基础。

利用DInSAR的东南极极记录和达尔克冰川冰流速提取与分析

利用1996年ERS-1/2tandem SAR数据,采用DInSAR方法提取了极记录和达尔克冰川的冰流速,并利用冰流速转换模型和该地区的实测值进行了对比。结果表明,DInSAR结果很好地体现了整个区域的冰流速。对于内陆地区,DInSAR提取的监测点冰流速和实测值非常吻合;对于达尔克冰川的前缘,受时间差异和潮汐等因素的影响,DInSAR推求的冰流速结果略小于实测值。

基于REMA数据的东南极达尔克冰川表面塌陷研究

全球气候变暖严重影响冰川的稳定性,南极多条冰川表面发生塌陷。由于缺少高空间和高时间分辨率的南极地表高程模型DEM(Digital Elevation Model),目前单支冰川表面时空变化的研究不充分。利用2011年—2016年11期南极参考高程模型REMA(The Reference Elevation Model of Antarctica)数据,开展东南极达尔克冰川表面塌陷区域的高程变化监测,并利用Landsat 7/8和Worldview-2光学影像等数据分析塌陷过程和原因。结果表明,达尔克冰川在2013年发生了一起严重的塌陷事件,塌陷深度最大约45.29 m,造成了约26.29×10^(6)m^(3)的水体损失;塌陷发生后,该区表面高程不断增加,于2016年恢复至塌陷前的高程。塌陷区具有明显的整体性沉降特征,并存在融水聚集,推测塌陷和达尔克冰川冰下湖的排水过程存在密切的联系。本研究证明达尔克冰川存在较大的不稳定性,同时验证了REMA数据监测冰川表面塌陷的可行性,为未来精细化监测南极冰盖/冰架响应气候变化提供技术参考。