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格陵兰冰盖作为北极地区的主要冷源,在全球大气循环、洋流运动以及热量平衡等方面都扮演着重要角色,所以,对格陵兰冰盖进行冻融监测对于研究全球气候变化有着极为重要的意义。随着微波传感器以及微波遥感对地观测基本理论和技术手段的逐渐成熟,微波遥感已经成为对地观测的主要手段之一。尤其在极地冰盖冻融监测方面,微波遥感有着快速稳定、观测成本低以及全天时全天候的优势,并且相比于光学遥感,微波遥感在冰雪观测方面有着更高的观测精度和敏感度。 目前,已经有很多国内外的专家和学者利用微波散射计进行了极地冰盖冻融探测的方法及应用研究,然而,目前已有研究的局限性在于:(1)大多数散射计冰盖冻融探测方法都是基于实测数据发展起来的,因此在应用上具有较大的地域限制;(2)利用散射计数据进行冰盖冻融时空变化分析的研究都截止于2009年左右,时效性较差。所以,本论文利用微波散射计数据,开展基于散射计数据的冰盖冻融探测方法研究,并结合散射计冰盖冻融检测方法对格陵兰冰盖进行近16年(2000-2015)的冻融时空变化特征分析。 本论文的主要研究成果如下: (1)收集格陵兰冰盖2000-2015年间各散射计平台所提供的数据,将极化方式和探测时间不同的散射计数据处理成长时间序列;在格陵兰气候中心申请得到2000-2015年间的温度数据,通过均值计算得到每天的日平均温度用以进行冰盖冻融探测精度验证。这些数据既为本文的研究过程提供了数据支持,又为相关科研工作的续接提供可靠的保障。 (2)提出DVPR时间序列散射计冰盖冻融探测方法,并利用自动气象站验证数据证实了该方法的有效性和准确性。与其他散射计方法相比,该方法能够有效去除融化或非融化时期的温度突变的影响,具有更好的实用价值;更重要的是,该方法不依赖于实地实时信息来确定阈值,无需进行实地参数测量,在时间上和空间上具有很好的可移植性。可见,该方法将会为冰盖冻融监测系统的不断完善提供有效保障,为全球气候变化的相关研究提供一种更可靠、更准确的方法学支持。 (3)协同利用DVPR时间序列法和其替代算法——DV时间序列法对格陵兰冰盖进行了近16年(2000-2015年)的冻融时空变化特征分析,得到了这16年间每年格陵兰冰盖的融化范围、融化开始时间、融化结束时间、融化持续时间空间分布图,并通过线性回归分析得到了此16年间格陵兰冰盖融化范围和融化指数的变化趋势图。 (4)结合各空间分布图和变化趋势图,得出结论如下:在大的时间尺度上格陵兰冰盖冻融变化具有周期性,冻融周期受人类活动等影响而逐渐变短;格陵兰冰盖的融化范围和融化指数都在波动当中有逐年增加的趋势,一定程度上映射了全球变暖的现状;冻融曲线各周期内的峰谷值差值越来越大,说明气温的剧变现象越来越严重。