冰桥计划机载测高在西南极Thwaites冰川的应用研究

发布时间：2020-07-04 15:18

【摘要】：南极洲位于地球最南端,其98%的区域被冰层覆盖,平均冰层厚度达到1.9 km。作为全球冷热循环的重要冷源,南极是全球气候系统的驱动器和放大器,微小的冰雪物质变化都将影响地球的大气循环、水循环和热循环,引发海平面上升等一系列环境问题。作为南极地区较为活跃的冰川之一,Thwaites冰川(75.5°S,106.75°W)位于西南极玛丽伯德地沃尔格林海岸,流入阿蒙森海派恩岛海湾。近年来,Thwaites冰川受全球气候变暖的影响较为严重,冰川运动不断加快,表面冰雪加速消融,接地线持续退后。因此,Thwaites冰川引起了国内外学者的高度关注,大量研究旨在更好地估算接地线的退后、冰雪物质的消融和引发的海平面上升。冰桥计划,作为南北两极最大的航空遥感科学观测工程,其高精度的机载测高数据将对Thwaites冰川的研究起到重要的作用。本文利用冰桥计划IceBridge激光雷达ATM机载测高数据,评价ICESat卫星测高数据和四种南极DEM数据的精度,解算冰桥计划机载测高数据的交叉点,探测2009-2014年西南极Thwaites冰川流域的冰盖高程变化。本文的主要工作包括:1)简述冰桥计划的背景概况,包括冰桥计划宣言、观测区域和航空平台,搭载的传感器及其机械结构、主要功能和数据产品,冰桥计划数据的应用。介绍本文研究西南极Thwaites冰川使用的冰桥计划激光雷达ATM机载测高数据,ICESat卫星测高数据以及国际常用的四种南极DEM(Bamber 1km DEM、ICESat DEM、RAMPv2 DEM和 JLB97DEM)数据。2)利用冰桥计划激光雷达ATM在西南极Thwaites冰川的机载激光测高数据,对ICESat卫星测高数据和目前国际常用的四种南极DEM,包括Bamber 1km DEM、ICESat DEM、RAMPv2 DEM和JLB97 DEM的精度进行评价与分析。结果表明ICESat卫星测高数据和ICESat DEM有着较高的高程可靠性,其与冰桥计划机载测高数据的平均高程差小于5m,标准差小于15m。Bamber 1km DEM高程可靠性相比ICESat卫星测高数据和ICESatDEM低一些。JLB97DEM、RAMPv2DEM与冰桥计划机载测高数据之间的标准差超过30m,在坡度较大的区域,高程可靠性低。3)利用2009-2014年冰桥计划在西南极Thwaites冰川的机载测高数据,解算航线交叉点和不同时期交叉点的高差,探测西南极Thwaites冰川流域的冰盖高程变化。结果表明,2009-2014年Thwaites冰川流域的平均冰盖高程变化为-1.39±0.06m/yr。在沿海区域,冰盖高程呈下降趋势,平均高程变化超过-1m/yr,标准差超过0.1m,在内陆区域,冰盖高程变化较小,平均高程变化位于-1～1 m/yr之间,标准差小于0.1 m。从空间分布上来看,冰盖高程变化与表面坡度、冰流速存在相关关系,即表面坡度或冰流速较大的区域,冰盖高程变化较大。
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P343.6
【图文】：

逦武汉大学硕±学位论文加东南部冰川Ｗ及南北极的海冰区域，将融合多源航空遥感数据对南北两极冰盖、冰架逡逑ｌ＾ｉ？及海冰等极地要素的结构进行探测。冰桥计划利用航空飞机于每年１０－１１月间在南逡逑极的南极洲海岸线、南极半岛Ｗ及相关海冰区域，每年３－５月在北极的格陵兰岛、阿拉逡逑斯加东南部冰川Ｗ及相关海冰区域执行测量任务，监测冰盖、冰架及海冰的变化，其时间小规模的数据采集也是冰桥计划的沮成部分。执行冰桥计划的航空平台主要有Ｐ－３ＢＤＣ－８、ＵＡＦ邋Ｏｔｔｅｒ、ＢＴ－６７和国王Ｂ－２００小型飞机等。图２．１为２０１４年的南北极区数据逡逑采集路线示意图。逡逑

斯加东南部冰川Ｗ及相关海冰区域执行测量任务，监测冰盖、冰架及海冰的变化，其余逡逑时间小规模的数据采集也是冰桥计划的沮成部分。执行冰桥计划的航空平台主要有Ｐ－３Ｂ、逡逑ＤＣ－８、ＵＡＦ邋Ｏｔｔｅｒ、ＢＴ－６７和国王Ｂ－２００小型飞机等。图２．１为２０１４年的南北极区数据逡逑采集路线示意图。逡逑回榦；逡逑图２．１冰桥计划２０１４年的南北极区数据采集航线图逡逑２．２搭载传感姙介绍逡逑执行冰桥计划的航空平台所搭载的遥感传感器大概可分为数字相机、激光雷达、雷逡逑达、重力仪Ｗ及辅助设备５大类，相关传感器的仪器名称与作用见表２．１。冰桥计划己逡逑成功获取２００９－２０１６年南北极区的航空遥感数据，相关数据产品可概括为五个级别，Ｌ０逡逑数据产品为原始数据，Ｌ１数据产品由Ｌ０数据经过地理定位、误差校正等处理后形成，逡逑Ｌ２数据产品由Ｌ１数据产品通过地理要素提取后生成，Ｌ３数据产品为极地科学数据制逡逑图产品，Ｌ４数据产品为冰雪模型与变化预测数据，比如ＡＴＭ邋Ｌ４数据产品为冰盖高程逡逑变化数据。逡逑表２．１冰桥计划搭载的航空遥感传感器逡逑￣￣逦仪器名称逦作用逡逑数字现！ｊ图系统相机ＤＭＳ邋（邋Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｍａｐｐｉｎｇ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋Ｃａｍｅｒａ）逦地表成像邋逡逑双机连续光学成像仪ＣＡＭＢＯＴ邋（邋Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ邋Ａｉｒｂｏｒｎｅ逦站ｉ＃邋５＾｛象逡逑Ｍａｐｐｉ打ｇ邋ｂｙ邋Ｏｐｔｉｃａｌ邋Ｔｒａｎｓｌａｔｏｒ）逦逡逑激光雷达邋ＡＴＭ邋（八ｉｒｂｏｍｅ邋Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ邋Ｍａｐｐｅｒ）逦地形现＂量逦逡逑植被激光雷达邋ＬＶＩＳ邋（邋Ｌａｓｅｒ邋Ｖｅｇｅｔａｔ

【参考文献】

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本文编号：2741247