2009年慕士塔格峰山地冰川表面冬季运动分布数据集

慕士塔格峰位于帕米尔高原西部,是我国西部山地冰川的集中分布区之一,长期监测该地区冰川不仅有益于评估水资源状况,也有助于气候变化方面的研究。本文基于日本ALOS/PALSAR卫星分别于2009年1月14日和3月1日获取覆盖慕士塔格峰地区(37°48′18″N^38°35′14″N,74°42′45″E^75°41′50″E)的SAR数据,借助改进的像素跟踪算法,通过精确去除卫星轨道和传感器姿态差异带来的全局性位移和地形起伏导致的地形效应误差,得到了该地区山地冰川表面高精度运动分布场(GeoTIFF格式,32位浮点型)。其空间分辨率约为20 m。非冰川区残余运动的统计分析表明其总体精度约为0.5 m/46 day。冰川运动分布表明,该地区冰川运动主要呈现为积累区速度快,消融区和末端运动速度慢的特点,冰川运动整体上与地形存在一定的相关性,其中个别中小型冰川呈现出较强的活动性。本数据集可以作为该地区山地冰川运动的本底调查资料,为慕士塔格峰地区山地冰川运动研究提供基础数据支撑。另外,山地冰川运动高精度监测将有助于研究其动力学特征和预测冰川运动导致的地质灾害,同时也为我国冰川资源普查提供了一种有效途径。

2015-2017年中巴公路沿线山地冰川表面运动数据集

中巴公路是一条连接中国西部与巴基斯坦及南亚、西亚的重要国际公路,对于沿线国家及高亚洲地区经济文化有着非常重要的意义。而公路沿线的帕米尔高原和喀喇昆仑山脉是全球山岳冰川分布最为密集的区域之一,冰川的运动时常对公路的安全运营造成威胁。本文获取了2014年10月至2018年3月间覆盖该区域(35°50′53″N–39°00′42″N,74°17′58″E–75°53′01″E)的Sentinel1A的SAR数据,使用特征匹配方法计算得到了中巴公路沿线冰川这3年间的表面运动场。得益于Sentinel1A数据的IW模式,计算结果的空间分辨率约为100 m×100 m,静止区域残余运动的统计分析表明总体精度约0.04 m/d。分析表明,中巴公路沿线北部和中部地区冰川表面流速相对较为稳定,而南部地区的大规模冰川流速较快,部分冰川积累区表面流速高达4 m/d以上。本数据集可作为高亚洲区域冰川物质平衡分析的基础数据,支撑高亚洲区域水资源状况评估以及气候变化方面的研究。另外,山地冰川表面运动场的高精度监测结果对中巴公路及沿线居民区进行冰川灾害的预警也有重要意义。

基于高分三号影像的2019-2020年高亚洲地区典型冰川表面流速数据集

青藏高原又称世界“第三极”,是北半球中低纬度地区最大的现代冰川作用区,在全球气候系统中起着至关重要的作用。研究该地区冰川流速时空变化对于认识冰川动力学特征,及其对气候变化的响应具有重要的意义。而且长期冰川活动性监测对推动区域可持续发展、促进全球生态环境保护具有重要的指导作用。本文基于2019–2020年间覆盖目标区域典型冰川的高分三号(GF-3)影像,借助改进的偏移量跟踪算法,通过精准地弥补全局性位移和地形效应以及滤波降噪处理后,得到了高亚洲地区典型冰川表面高精度运动数据集(GeoTIFF格式,32位浮点型)。采用GF-3卫星FSI成像模式SAR影像,计算结果空间分辨率约为12 m。非冰川区残差统计分析表明,研究周期内整体精度约为0.5 m。结果显示,研究区冰川表面运动大多呈现为积累区速度较快/消融区和末端运动速度慢的特点,个别中小型冰川具有相对较强的活动性,整体上与地势起伏和气候等因素存在一定的相关性。本数据集可作为青藏高原冰川物质平衡分析的基础数据,支撑高亚洲地区气候变化方面的研究,推动国产遥感数据在冰川活动性及气候变化研究中的深层次应用。

利用Landsat 8和TerraSAR-X影像研究老虎沟12号冰川运动特征

采用归一化互相关算法精确配准Landsat 8影像得到了2014年—2016年不同季节冰川的运动速率,并利用其热红外波段对不同时刻的地表温度进行反演;通过强度追踪法处理TerraSAR-X影像得到了2008年4月—10月不同时段的冰川运动速率。两种数据得到的结果表明:冰川末端流速较小,中部流速增大,流速从轴部向两侧递减;冬季流速明显小于夏季,变化趋势与温度变化具有一致性。冰川西侧分支的移动速率相对较大,从Landsat 8和TerraSAR-X提取的最大速率分别为2.56 m·d^(-1)和2.74 m·d^(-1)。最后对稳定区域的冰川流速进行统计,结果显示Landsat 8提取的冰川流速精度控制在1—9 cm d^(-1),基于TerraSAR-X的强度追踪法提取移动速率的精度控制在2cm·d^(-1),验证了两种数据监测冰川移动的可靠性。

利用新型C波段雷达卫星研究南伊内里切克冰川运动特征

利用新型C波段Sentinel-1卫星获取的2015年2月至2017年2月期间的影像数据,研究分析了天山中部南伊内里切克冰川不同时段的运动特征。利用偏移量追踪技术计算不同时间段冰川位移,首先采用三步配准的方法进行主辅影像高精度整体配准,然后基于归一化互相关(normalized cross correlation,NCC)算法通过调整窗口参数精确估算局部偏移量,进一步分离得到冰川移动信息。监测结果表明:(1)在空间分布上,狭长的冰舌区是冰川主要的高速流动区域,冰舌区底部流速小于上部,两侧流速小于中间,末端流速明显减缓。(2)在季节变化上,冰川运动速率与温度变化趋势一致,在5月至8月期间运动速率最快,沿剖面线的最高速率达49 cm/d;在11月至次年2月期间运动最为缓慢,速率为25～30 cm/d左右。(3)在年度变化上,2015年夏季的运动速率比2016年整体高约1～3 cm/d,其他季节则没有明显差异。与高分辨率L波段PALSAR-2影像的监测结果进行定量对比分析时,将冰舌区的像元进行抽稀后统计,得到两种数据获取的运动速率之差的均值为3.48 cm/d,标准差为±3.78 cm/d,证实了南伊内里切克冰川运动监测结果的可靠性。

基于时序像素跟踪算法的南伊内里切克冰川运动提取与特征分析

选用Sentinel-1A卫星TOPS模式下获取的8景升轨SAR数据,基于小基线集像素跟踪时序分析技术(Small BAseline Subset Pixel Tracking technique,SBAS-PT),获取了南伊内里切克冰川2018年1月至2018年12月期间不同时段的表面流速分布及其时空变化特征。研究结果表明:2018年南伊内里切克冰川1月到3月整体运动速率较小,从4月起速率明显增加,7月到8月达到最高,9月份起运动速率开始放缓,10月到12月期间冰川表面运动速率较小,全年的平均表面流速约为30cm·d^-1。总体而言,南伊内里切克冰川中上游区域流速明显高于冰川下游,冰川下游冰川物质消融减薄和补给量减少以及表碛物增多等因素致使冰川末端区域逐渐趋于稳定。

利用高分三号影像监测依嘎冰川表面运动

冰川运动是冰川及冰川湖危险性评估的重要依据。高分三号作为中国首颗民用星载合成孔径雷达卫星,因其全天时、全天候以及高空间分辨率的特点在冰川运动监测中有着重要优势。利用5景精细条带2成像模式的高分三号影像,应用偏移量跟踪技术监测了念青唐古拉山依嘎冰川在2017-11—2018-03期间4个时段的运动分布情况。通过与高分三号影像时间分布类似的两景Sentinel-1影像的偏移量跟踪结果进行对比,并基于研究区基岩运动速度应为0的假设,计算了高分三号各个时段结果基岩区的速度残差,评估了高分三号影像在冰川表面运动监测中的适用性。高分三号监测结果表明,4个时段依嘎冰川表面具有相似的流速分布,其表面速度最大处均分布在冰川表面高程变化最剧烈的中部,且与基于两景Sentinel-1影像的偏移量跟踪结果在总体强弱态势上吻合;各个时段高分三号监测结果基岩区速度残差的均方根误差分别为1.4 cm/d、2.0cm/d、1.7 cm/d、2.3 cm/d,验证了利用高分三号影像监测依嘎冰川表面运动的可靠性。以上分析结果表明,高分三号影像可作为冰川表面运动监测的常规数据来源之一。由于高分三号同时具有高空间分辨率和高性价比的特点,因此它能为中国冰川遥感监测发挥独特作用。

青藏高原冰川底部滑动估算方法研究:进展、问题与展望

冰川底部滑动是冰川运动重要的组成部分,是冰川动力过程的底部边界条件。底部滑动速度的估算,对于研究青藏高原及周边地区冰川运动规律、冰川内部应力分布和冰川异常变化机制等具有重要意义。系统总结了冰川底部滑动速度的影响因素及其估算模型的发展现状,其模型从单纯考虑底部剪切应力与冰床特性的关系逐渐扩展到考虑底部有效压力和冰下水文过程等综合影响,剖析了现有模型的结构和功能。进而分析了现有模型存在的主要问题和挑战,为进一步完善模型提供参考。未来冰川底部滑动研究需基于遥感大数据、新技术等进一步强化观测,着重耦合冰下水文过程的影响,进而促进气候变化—冰川物质平衡—冰川动力学响应过程的集成研究。