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自20世纪20年代冰雷达首次被引入冰厚调查以来,冰雷达不仅在冰川厚度测量研究方面取得了长足进展,而且被广泛应用于极地冰盖内部结构、冰下湖、冰盖积累量时空变化、冰下地形、冰盖动力和演化等研究。相较于地震、重力等传统的地球物理探测方法,冰雷达具有分辨率高、穿透能力强、非破坏性的原位探测、效率高等优点。然而,由于冰体厚度不一致,实际工作中所使用的雷达类型也不尽相同,导致其在探测深度、水平向分辨率及距离向分辨率上存在着差异。因此,本研究选择东南极格罗夫山和青藏高原祁连山老虎沟12号冰川,探讨不同类型冰雷达在冰厚测量应用中的优、缺点,为今后冰雷达在冰川学研究中的应用提供重要参考。 极地冰盖是古气候和古环境研究的重要科学资源,在全球气候变化以及海平面升降中扮演重要角色。东南极冰盖在上新世是否存在大规模的冰盖消融是目前南极地球科学界争论的焦点。中国南极格罗夫山考察证据显示,在格罗夫山地区可能存在冰下湖并包含该地区大量的古环境信息。本研究内容包括:1),首次利用车载冰雷达在格罗夫山地区开展了测线总长度超过200 km的大范围、高分辨率的冰厚及冰下地形调查,获得了哈丁山北部及萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间区域详细的冰厚及冰下地形特征,并发现了两处疑似冰下湖,为后续在该地区钻取古沉积盆地等研究工作提供了重要参考;2),利用Pulse EKKOPro(@)型冰雷达对祁连山老虎沟12号冰川进行了冰下地形探测,获得了老虎沟12号冰川冰储量及冰厚分布情况,并定量分析了其槽谷形态特征;3),通过对比以上冰雷达数据结果,分析二者在冰厚测量中的优、缺点。 通过对车载冰雷达数据的处理、分析,给出了哈丁山北部和萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间区域详细的冰厚及冰下地形特征:哈丁山北部区域平均冰厚为580 m,最大冰厚超过1000 m,出现在该区域的东北方向而东南方向冰厚相对较小;萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间区域的平均冰厚为610m,最大冰厚超过1100m。通过冰下地形信息的解译发现:哈丁山北部冰下地形海拔在东北角海拔最低,不足1000m,冰下地形海拔从该区域东北方向沿东南方向逐渐增大,平均海拔为1420m;萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间区域冰下地形平均海拔为1390m,冰下地形起伏剧烈且存在两条槽谷,西侧槽谷走向近似SW-NE,东侧槽谷走向近似S-N,最终在东北方向汇合。冰下地形分析发现:格罗夫山地区冰下地形中存在众多的凹陷盆地,这些凹陷盆地可能是由终碛堤堆积和阻挡作用形成的冰川末端湖。同时,通过对雷达剖面影像的筛选和分析,表明在东南极格罗夫山地区极有可能存在两个液态冰下湖泊。 通过对Pulse EKKOPro(@)型冰雷达数据处理、分析,给出了祁连山老虎沟12号冰川冰储量及详细的冰厚及冰下地形特征:祁连山老虎沟12号冰川冰储量为1.446 km3;东、西支冰川平均冰厚分别为190 m和150m,最大冰厚出现在东支,为261m,冰面和冰下地形均有着良好的对应关系;自冰川末端至东、西支冰川汇合处,平均冰厚为157m,最大冰厚为162m,冰面和冰下地形的对应关系不明显;冰下地形特征为:老虎沟12号冰川槽谷横剖面近似呈V型,并且发育有不对称槽谷,槽谷形态的b值与FR值变化趋势不符合山地冰川模式。老虎沟12号冰川槽谷形态呈V型表明该冰川槽谷发育过程比较缓慢,其主要原因可能是因为该冰川运动为可塑带的流动,而可塑带的流动导致冰川底部侵蚀速率很小,进而导致冰川槽谷发育缓慢。 冰雷达数据结果对比表明:车载冰雷达虽然探测深度较深,但是其距离向分辨率较低,并且天线的方向性也较差,影响后期数据处理中冰-岩界面的识别;Pulse EKKOPro(@)型冰雷达虽然探测深度较浅,但是距离向分辨率比较高,并且其天线方向性也较好,探测精度高。