基于双频极化雷达技术的东南极冰盖内部结构特性研究

发布时间：2020-06-17 20:18

【摘要】： 南极冰盖在全球气候系统中扮演着重要角色,南极冰盖的物质平衡状态和变化趋势对全球海平面变化和温盐环流变异具有举足轻重的影响。因此理解冰流机制和动力过程对于解释冰盖过去、现在和未来的变化规律非常重要。双频极化雷达技术提供了一种间接推测冰介质物性的技术手段。本文基于双频极化雷达技术的现状和需要,开展了以下三个方面工作:首先,从Maxwell方程出发,推导出横向各向异性介质电磁波时域有限差分(FDTD)公式,并使用前人试验测得的冰介质介电参数制作模型,验证了前人关于冰内雷达反射层性质的推断。其次,总结双频极化雷达技术的资料处理方法,针对目前缺乏相应处理软件的现状以及中国21次南极考察冰雷达数据处理的需求,笔者开发出一套处理软件,极大地提高了处理效率并改善了处理效果。最后,应用这套软件处理中国21次南极考察冰雷达数据,分析和解释处理结果,取得了一些列重要成果。其中包括:在Dome A顶部发现超过冰厚3000m的深谷,为中国深冰芯计划确定了目标靶区。获得了Dome A——中山站冰盖厚度和冰下地形数据。根据双频极化雷达资料推断解释Dome A——中山站之间冰盖内部冰晶组构特性等。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P627;P728.2
【图文】：

关系图,极化面,反射功率,方向角

2 反射功率与极化面方向角关系图（引自 Matsuka 等为Shrase冰川实测图，(c)、(d)、(e) 为根据Hargreaves[197常数各向异性产生，具有 180 周期；(d)图是双折射理论预测图由单轴对称各向异性反射引起的 180°周期Pr变化，但其中包微小效应。(a)图为Shrase冰川下游YM60 点，具有明显的 18，具有(e) 图所示的复合效应，说明是由各向异性和双折射旋转天线时，接收功率随着天线和冰体之间相对常波和异常波分量相迭加，既可能加强也可能差。如果相位差不为零，接收功率随着天线的

南极冰盖,雷达数据,现场采集,天线

图 2-3 南极冰盖考察现场采集雷达数据的雪地车（搭载 179MHz 和 60MHz 两种频率天线）2．3 雷达系统日本国立极地研究中心和通讯研究实验室已于 1997 年开发出同一仪器平台支持三种频率（179MHz、60MHz和 30MHz）同时工作的冰雷达系统（Matsuoka et al.,2002），不同频率共享同一套控制单元和存储单元，微观上控制单元通过分时方式，在不同的时间片控制不同的天线工作，宏观上实现了三组天线同时工作。在 2005 年中国 21 次南极考察过程中，我们只选用179MHz和 60MHz两种频率的天线工作。雷达各项参数指标参见上表 2-3。两套系统具有相同的发射功率（1kW）和相似的天线模式（三单元八木天线）。脉冲宽度的微小差别（350 或 150ns用于 179MHz，250ns用于 60MHz）对Δ25

【引证文献】