一种利用CryoSat-2数据估算南极冰架厚度的方法
发布时间：2021-09-28 16:51
针对传统利用流体静力平衡原理估算的冰厚方法在冰架上不适用的问题,提出一种新的利用CryoSat-2卫星测高数据进行冰架厚度估算的方法。以南极洲罗斯冰架、龙尼-菲尔希纳冰架、埃默里冰架为研究对象,选取2013年11月位于实验区内的全部CryoSat-2卫星测高数据,分析得到冰架的外边缘线和范围,然后提取冰架干舷高和冰架体积,计算每个足印的冰架厚度,最后通过插值得到冰架厚度的二维栅格图,通过估计得到3座冰架的冰储量分别为1.78×105km3、0.97×105km3、1.92×104km3。将冰架厚度反演结果与冰桥计划冰厚数据对比,相关系数约为0.96,中误差约为20.96m,说明二者具有较好的一致性。另外,本方法结果比传统方法的中误差减小约3.76m,说明本文提出的方法可以提高冰架厚度估算的精度。
【文章来源】：遥感信息. 2020,35(02)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
冰架厚度测量示意图
为了估算冰架厚度和体积，首先需要获取冰架边缘线，得到冰架的范围。冰架由于海水作用或温度变化等原因会崩解形成冰山，外边缘一般较为陡峭且厚度一般在几十米。冰架外浮冰的厚度基本小于1m，因此本文设置干舷高阈值为1m来获取冰架的边缘线。对CryoSat-2测高数据做阈值及点线转换等处理，得到冰架2013年11月的外边缘线。对边缘线与接地线进行合并及线面转换，得到冰架的范围和面积。将本文获取的冰架边缘线与2013年11月26日MODIS影像显示的冰架边缘线进行叠加显示，发现二者十分吻合（图2），这说明根据本文方法可以准确获取冰架的外边缘线。3.2 冰架厚度估算结果
中误差是衡量观测精度的数字标准，文献[2]、文献[12]均采用中误差验证结果精度，因而本文将其作为验证的参数之一。如图3所示，2组数据明显线性相关，因而本文采用相关系数作为验证结果精度的另一个参数[10,19]。本文估算的冰架厚度结果与OIB冰厚数据的相关系数约为0.96，其中误差为20.96m；而采用传统方法反演的冰架厚度结果与OIB数据的中误差约为24.72m。通过分析可得，本文冰架厚度估算结果与OIB数据相差较小，总体基本一致，优于传统方法。本文结果比传统方法的中误差减小约3.76m，说明本文提出的方法可以提高冰架厚度估算的精度。由于实验数据获取时间跨度为30d，与验证数据的获取时间也有一定的差距，期间冰架运动、降雪等可能都会造成厚度上的变化；另外，生产CryoSat-2测高数据时，采用的波形重跟踪方法以及计算过程中各物质的密度取值等都会影响到估算结果的精度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]频率域多核匹配检测埃默里冰架冰流速[J]. 杨泽,康志忠. 遥感信息. 2018(02)
[2]基于CryoSat-2测高数据的北极格陵兰海海冰干舷高提取研究[J]. 魏鑫,李斐,张胜凯,袁乐先,左耀文,朱婷婷,肖峰. 极地研究. 2017(01)
[3]基于CryoSat-2卫星测高数据的北极海冰体积估算方法[J]. 王蔓蔓,柯长青,邵珠德. 海洋学报. 2017(03)
[4]1979～2014年南北极海冰变化特征分析[J]. 刘艳霞,王泽民,刘婷婷. 遥感信息. 2016(02)
[5]基于多源遥感数据的南极三大冰架前端变化分析[J]. 吴晨曦,刘世杰,田一翔,童小华. 地球科学进展. 2016(02)
[6]卫星激光测高探测极地冰架表面裂隙方法[J]. 刘岩,程晓,惠凤鸣,王显威,王芳,程铖. 中国科学:地球科学. 2014(02)
[7]Amery冰架附近区域年际表面高程变化分析[J]. 谢欢,顾振雄,刘俊,童小华. 同济大学学报(自然科学版). 2013(08)
[8]导线覆冰脱冰有限元模拟方法的适用性分析[J]. 沈国辉,徐晓斌,楼文娟,孙炳楠. 工程力学. 2011(10)
[9]南极冰架研究现状与埃默里冰架研究展望[J]. 唐承佳,李院生,陈振楼,周丽娅. 极地研究. 2008(03)
[10]Amery冰架DEM及其海洋冰分布研究[J]. 王亚凤,温家洪,刘吉英,KENNET C.HJEZEK,BEAT M.ACATHSO. 地理与地理信息科学. 2006(06)
本文编号：3412288
【文章来源】：遥感信息. 2020,35(02)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
冰架厚度测量示意图
为了估算冰架厚度和体积，首先需要获取冰架边缘线，得到冰架的范围。冰架由于海水作用或温度变化等原因会崩解形成冰山，外边缘一般较为陡峭且厚度一般在几十米。冰架外浮冰的厚度基本小于1m，因此本文设置干舷高阈值为1m来获取冰架的边缘线。对CryoSat-2测高数据做阈值及点线转换等处理，得到冰架2013年11月的外边缘线。对边缘线与接地线进行合并及线面转换，得到冰架的范围和面积。将本文获取的冰架边缘线与2013年11月26日MODIS影像显示的冰架边缘线进行叠加显示，发现二者十分吻合（图2），这说明根据本文方法可以准确获取冰架的外边缘线。3.2 冰架厚度估算结果
中误差是衡量观测精度的数字标准，文献[2]、文献[12]均采用中误差验证结果精度，因而本文将其作为验证的参数之一。如图3所示，2组数据明显线性相关，因而本文采用相关系数作为验证结果精度的另一个参数[10,19]。本文估算的冰架厚度结果与OIB冰厚数据的相关系数约为0.96，其中误差为20.96m；而采用传统方法反演的冰架厚度结果与OIB数据的中误差约为24.72m。通过分析可得，本文冰架厚度估算结果与OIB数据相差较小，总体基本一致，优于传统方法。本文结果比传统方法的中误差减小约3.76m，说明本文提出的方法可以提高冰架厚度估算的精度。由于实验数据获取时间跨度为30d，与验证数据的获取时间也有一定的差距，期间冰架运动、降雪等可能都会造成厚度上的变化；另外，生产CryoSat-2测高数据时，采用的波形重跟踪方法以及计算过程中各物质的密度取值等都会影响到估算结果的精度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]频率域多核匹配检测埃默里冰架冰流速[J]. 杨泽,康志忠. 遥感信息. 2018(02)
[2]基于CryoSat-2测高数据的北极格陵兰海海冰干舷高提取研究[J]. 魏鑫,李斐,张胜凯,袁乐先,左耀文,朱婷婷,肖峰. 极地研究. 2017(01)
[3]基于CryoSat-2卫星测高数据的北极海冰体积估算方法[J]. 王蔓蔓,柯长青,邵珠德. 海洋学报. 2017(03)
[4]1979～2014年南北极海冰变化特征分析[J]. 刘艳霞,王泽民,刘婷婷. 遥感信息. 2016(02)
[5]基于多源遥感数据的南极三大冰架前端变化分析[J]. 吴晨曦,刘世杰,田一翔,童小华. 地球科学进展. 2016(02)
[6]卫星激光测高探测极地冰架表面裂隙方法[J]. 刘岩,程晓,惠凤鸣,王显威,王芳,程铖. 中国科学:地球科学. 2014(02)
[7]Amery冰架附近区域年际表面高程变化分析[J]. 谢欢,顾振雄,刘俊,童小华. 同济大学学报(自然科学版). 2013(08)
[8]导线覆冰脱冰有限元模拟方法的适用性分析[J]. 沈国辉,徐晓斌,楼文娟,孙炳楠. 工程力学. 2011(10)
[9]南极冰架研究现状与埃默里冰架研究展望[J]. 唐承佳,李院生,陈振楼,周丽娅. 极地研究. 2008(03)
[10]Amery冰架DEM及其海洋冰分布研究[J]. 王亚凤,温家洪,刘吉英,KENNET C.HJEZEK,BEAT M.ACATHSO. 地理与地理信息科学. 2006(06)
本文编号：3412288
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