天山托木尔峰科其喀尔巴西冰川表面运动速度特征分析

天山托木尔峰科其喀尔巴西冰川是典型的树枝状山谷冰川,利用3组(6期)ASTER遥感影像通过COSI-corr软件反演了该冰川表面运动速度.与花杆测量数据进行对比,反演冰川表面运动速度平均绝对误差为3.1m.a-1,相对误差为11.9%,二者在空间上的分布基本一致,表明其反演精度符合要求.在此基础上,分析冰川表面运动速度空间分布及年际变化特征,结果表明:从空间分布看,冰川上部至末端的表面运动速度在横剖面上均具有从中部向边缘逐渐减少的特征;冰川运动速度具有在积累区随海拔降低逐渐增大,而在消融区则随海拔降低逐渐减小,符合冰川运动的一般规律.2001-2006年间科其喀尔巴西冰川海拔3 600m以上区域表面运动速度增大,而以下区域则呈减小趋势.

科其喀尔巴西冰川的近地层基本气象特征

利用2003—2006年天山托木尔峰地区科其喀尔巴西冰川的考察资料,对该冰川近地层的基本气象特征进行了分析.研究表明:冰川从4月中下旬开始即有明显消融,主消融期为5-9月,1月冰川区的气温最低.冰川中上部的气温直减率较小,说明该处的冰川冷效应较弱;而冰川下部较大的气温直减率,则可能主要与消融区连续的表碛覆盖有关.5-9月集中了全年约75%的降水,而冬季的降水稀少.降水的分布存在明显的高低分带,低降水带位于冰川中上部的海拔3 700 m附近,而冰川末端和冰川上部的降水量较大.受地形和下垫面条件的影响,冰川下部的山谷风非常发育,而冰川上部局地环流较弱.

2014—2020年科其喀尔巴西冰川运动速度年际与季节变化特征分析

冰川运动是认识冰川性质的关键因素,也是冰川动力学的主要研究内容之一,能够为冰川资源合理利用及冰川灾害预警提供基础支撑。利用2014—2020年Landsat 8遥感影像,采用影像互相关方法,提取科其喀尔巴西冰川表面运动速度,并分析冰川表面运动速度的时空变化特征及影响因素。研究结果表明:(1)科其喀尔巴西冰川年均运动速度为0.04~0.05 m·d-1;(2)冰川运动速度由中流线向边缘逐渐减小,在消融区随着海拔的升高而加快,在积累区随着海拔的升高而降低,物质平衡线附近运动最快(0.17~0.20 m·d-1),与冰川运动的一般规律一致;(3)冰川运动速度具有“暖季快,冷季慢”的季节变化特征,暖季比冷季快16.67%;(4)2014—2020年冰川运动速度呈微弱减小趋势,平均运动速度减少约0.01 m·d-1;(5)气温、降水对冰川的运动速度季节波动及年际变化都具有一定的影响。

基于SAR数据的山地冰川表面运动速度分析

合成孔径雷达(SAR)因其可全天时、全天候工作且不受云、雨的影响而成为遥感应用的前沿领域。SAR干涉测量(Inteferometry)利用SAR数据的相位信息可获得大地表面厘米级的形变而成为冰川表面流速监测广泛使用的手段;SAR图像相关方法(SRFT)能克服干涉测量方法因失相干严重而难以产生清晰的干涉条纹以及可见光图像质量由于云遮、雪盖限制的不足而成为目前山地冰川表面流速遥感监测的首选方式。为深入探讨SAR图像相关方法的适用性,以天山科契卡尔巴西冰川为研究区域,分析使用不同时间基线的ALOS PALSAR数据与ENVISat ASAR C-band的图像相关方法估计冰川的表面流速,并使用实地测杆的DGPS(Differential GPS)测量流速进行对比验证,发现在冰川表碛覆盖区域使用图像相关方法测量的值与实测值有很好的一致性,而在裸露冰区域或坡度较大区域,误差比较大。比较长时间基线的SAR数据对特征识别的结果发现:时间基线为1a的冬季获取的数据对估计值与实测值在表碛覆盖区域比较一致,这可能是由于前后两次获取图像时天气或地面状况比较接近。比较ALOS PALSAR数据与ENVISat ASAR数据发现:波长较长的L-band(23.5cm)比C-band(5.7cm)SAR数据更适合山地冰川的表面流速估计;另外在运用SAR数据特征匹配方法时也可能是极化方式的差异使得ALOS PALSAR(HH极化)数据比ENVISat ASAR(VV极化)数据更适合冰川研究。