基于卫星测高的高亚洲冰川质量平衡研究

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高亚洲冰川对气候变化十分敏感,一直以来备受关注,准确估计高亚洲冰川质量变化是研究冰川气候响应规律及全球/区域海平面变化的前提。本文联合ICESat和CryoSat-2SARIn模式二级产品,利用测高/DEM差分法研究本世纪以来高亚洲冰川变化情况。本文的主要内容及结论如下:
  (1)介绍ICESat和CryoSat-2观测任务、观测模式及数据结构特点,重点介绍了CryoSat-2的SARIn模式观测原理。在实际分析数据过程中,发现了CryoSat-2SAIn模式二级产品存在系统性偏差。分析表明,CryoSat-2SARIn模式(基线C)二级产品不可以直接使用,可采用对一级产品重跟踪或者直接在二级产品上加一个偏差改正的方法来解决。
  (2)设计了一套完整的冰川质量变化处理方案,特别是在雷达穿透性改正、非冰川区域系统性偏差改正、高程变化.物质变化转换、流域分析方法等方面有明显的改进。利用同步测量获得的C波段和X波段的SRTM DEM,估算雷达穿透性,获得了高亚洲地区各子区域的穿透性值。利用各子区域非冰川区域变化时间序列,对冰川变化进行改正。采用三级流域分析方法,建立了高亚洲冰川多尺度物质变化时间序列。
  (3)首次给出了基于CryoSat-2数据的高亚洲冰川变化监测结果,发现高亚洲冰川具有很明显的周年变化特征,而且其周年振幅远大于长期趋势。ICESat和CryoSat-2数据监测的高亚洲地区冰川高程变化趋势分别为-0.26±0.08m/yr和-0.14±0.03m/yr,对应的质量变化趋势分别为-20.51±6.97Gt/yr和-11.21±2.74Gt/yr。总体上,高亚洲冰川在2003-2018年处于物质持续亏损状态,但2010-2018的亏损速率相比于2003-2009年有所减缓。同时也存在显著区域性差异,如喜马拉雅山地区亏损较为严重,而西昆仑地区处于物质平衡状态。
  (4)引入气候数据(降雪、雪蒸发、雪消融、蒸发、降水和径流)数据,分析气候数据与冰川变化趋势之间的因果关系。结果表明,年度雪消融量明显超过降雪量可能是导致高亚洲冰川持续质量亏损的主要原因,蒸发和降水的综合影响可能是导致冰川变化的重要因素。
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