基于Sentinel-1SAR数据的南极松岛冰川流速监测

南极入海冰川的流速对了解物质平衡和海平面上升具有重要意义。基于Sentinel-1 SAR数据,利用特征跟踪法提取了2015-2017年松岛冰川的冬夏季流速,分析了冰川流速的年际和季节变化特征。结果表明松岛冰川处于高速流动状态,流速最高达4 400 m·a^-1左右。沿主流线方向,2015-2017年2月（夏季）的平均流速分别是3 502 m·a^-1、3 529 m·a^-1、3 498 m·a^-1。2015-2017年8月（冬季）的平均流速分别是3 473 m·a^-1、3 498 m·a^-1、3 478 m·a^-1。2015-2017年松岛冰川主流线上平均流速为3 450~3 550 m·a^-1,流速总体保持稳定,没有明显变化。2015-2017年松岛冰川流速没有明显季节差异,冬夏季流速大致持平。基于裸露岩石作为控制点的分析表明误差为22~39 m·a^-1,冰川流速监测结果是可信的。     

1972-2016年东天山哈尔里克山地区冰川物质平衡研究

新疆哈密地区是世界上极端干旱的地区之一,依托高峻的哈尔里克山发育的现代冰川成为维系本区绿洲生存与发展的固体水库。对哈尔里克山地区冰川的监测与研究可获得本区冰川对全球气候变化的响应,也为哈密地区的水资源评估、生态建设与绿洲经济的可持续发展提供基础数据与理论支持。基于地形图、SRTM DEM和资源三号立体像对等数据,采用大地测量法对哈尔里克山地区自地形图成图以来44年间冰川物质平衡进行了研究。结果表明：1972-2016年间冰川平均表面高程下降了（9.15±0.98）m,冰川物质平衡为（-0.18±0.02）m·a^-1 w.e.,冰量损失显著。其中,1972-1999年间,冰川物质平衡为（-0.04±0.01）m·a^-1 w.e.,冰量损失较缓慢;1999-2016年间,冰川物质平衡增至（-0.36±0.05）m·a^-1 w.e.,冰量损失加剧。此外,南北坡的冰川物质平衡空间差异性明显。1972-1999年间,北坡冰川物质平衡为（-0.05±0.01）m·a^-1 w.e.,南坡冰川物质平衡为（-0.02±0.01）m·a^-1 w.e.,北坡冰川物质损失略大于南坡;1999-2016年间,北坡冰川物质平衡为（-0.27±0.04）m·a^-1 w.e.,南坡冰川物质平衡为（-0.45±0.05）m·a^-1 w.e.,南坡冰川损失量远大于北坡。结合哈密与伊吾气象观测资料分析可知：冰川的物质平衡与气温变化呈现出很强的相关性,研究区的降水量自20世纪50年代以来呈增加趋势,但温度变化对冰川物质平衡的影响大于略微增加的降水的影响。1999年后,南坡冬夏季气温的增长幅度均超过北坡,这是南坡冰量损失加剧的主因。     

基于CryoSat-2雷达高度计数据的南极内陆冰盖高程变化与物质平衡

南极冰盖对海平面影响巨大,高程变化测量是南极物质平衡监测的重要手段。采用欧空局CryoSat-2雷达高度计数据,通过提取卫星升降轨的地面交叉点,监测了南极内陆冰盖的高程变化（物质平衡）。结果表明,后向散射能量对Ku波段的CryoSat-2雷达高度计的高程数据具有一定的影响,经后向散射能量校正后,时间序列上的高程变化变得平缓,高程变化与已有的降雪数据相比,更加符合实际情况。2010年11月至2017年11月南极内陆冰盖高程变化趋势为（-1.1±0.2）cm·a^-1。西南极的Kamb冰流高程变化率为（38.7±1.1）cm·a^-1,Moeller冰流高程变化率为（-10.3±1.2）cm·a^-1,部分Thwaites冰川区域高程变化率为（-13.4±1.8）cm·a^-1,东南极的Wilkes Land出现高下降区,最高达-20 cm·a^-1。Dronning Maud Land虽然出现变化异常的点,但整体并没有显著的高程变化。南极内陆冰盖质量变化为（-10.6±6.2）Gt·a^-1,整体上南极内陆冰盖质量变化平缓,部分区域变化较大,Kamb冰流达到（17.9±0.5）Gt·a^-1,Moeller冰流达到（-3.4±0.4）Gt·a^-1,部分Thwaites冰川区达到（-3.7±0.5）Gt·a^-1。     

希夏邦马峰东坡冰川与冰川湖泊变化遥感监测

1977-2003年的遥感影像显示,希夏邦马峰东坡的冰川在迅速退缩,而其相应的冰川湖泊在迅速增大.南部的吉葱普冰川每年的退缩速度57099 m²,冰舌退缩48 m·a^-1,相应的卢姆池米冰湖面积增加速度大约为79048 m²·a^-1;北面的热强冰川退缩速度在63224 m²·a^-1,冰舌退缩71 m·a^-1,相应的扛西错冰湖面积增加约73 425 m²·a^-1.从这两个冰湖的类型和变化分析,认为其具有发生冰川湖泊溃决洪水的潜在危险.     

1993-2016年喀喇昆仑山什约克流域冰川变化遥感监测

基于1993、2000、2016年的多景Landsat TM/ETM+/OLI影像,通过目视解译法提取冰川边界,从规模、朝向、高程带和前进冰川等多个方面分析了近20年来喀喇昆仑山什约克流域冰川面积变化特征。结果表明：近20年来研究区冰川呈微弱退缩态势,年均退缩率仅为0.05%±0.20%,其中1993-2000年退缩速率为（0.03%±0.64%）·a^-1,2000-2016年退缩速率为（0.06%±0.27%）·a^-1。1993-2016年什约克流域291条冰川的末端发生了前进现象,在一定程度上减小了冰川总面积退缩的幅度。此外,近20年来研究区冰川前进现象呈减弱态势。近35年来什约克流域气温显著上升,降水量亦呈增加趋势,气温的显著上升是冰川退缩的主要原因,而降水量的增加则是冰川退缩速率相对较低的主要原因。     

基于Landsat-8影像的北极地区入海冰川流速监测

Landsat-8 OLI因其空间分辨率较高、重复周期适中、高辐射分辨率、高图像获取率（图像质量）的特点,在北极地区大范围冰川流速监测研究中有较大优势。利用2017/2018年格陵兰岛、斯瓦尔巴群岛、北地群岛、法兰士约瑟夫地群岛、德文岛5处北极区域的Landsat-8全色波段数据,采用特征追踪方法提取入海冰川消融期流速。结合MEaSUREs冰川流速数据,分析了198条北极地区入海冰川流速的空间分布特征及其影响因素,同时探究了格陵兰岛Kangerlussuaq冰川流速随时间变化特征。结果表明：与北极其他区域相比,格陵兰岛前缘流速在5~10 m·d^-1及10~20 m·d^-1的入海冰川在数量上最多,最大流速达到了31.62 m·d^-1。而格陵兰岛内部的冰川流速存在差异,北海岸入海冰川平均流速最慢（1.99 m·d^-1）,东海岸平均流速（6.13 m·d^-1）大于西海岸（4.14 m·d^-1）。这种流速空间分布差异可能由冰川规模、冰床地势、海流作用、冰盖消融情况等多种因素共同导致。2018年3—10月期间,Kangerlussuaq冰川前缘流速为21.02~22.87 m·d^-1,整体流速为10.02~11.39 m·d^-1。冰川流速在6—7月和9—10月出现峰值,在8—9月出现低谷,主要缘于冰川融水导致的运动加速和冰川物质平衡变化。     

祁连山冷龙岭宁缠河3号冰川表面流速特征分析

2009年9月对祁连山冷龙岭宁缠河3号冰川外围建立控制网, 于冰川表面布设了13根标志杆, 随后分别于2010年7月、2010年9月再次对设立在冰川表面的花杆点进行测量, 获取2009/2010年度、2009年9月-2010年7月与2010年7-9月3个时段宁缠河3号冰川表面流速.结果显示: 2009/2010年度宁缠河3号冰川最大流速出现在海拔4 430 m附近, 为3.76 m·a^-1;2009年9月-2010年7月表面流速最大值出现在海拔4 430 m附近, 为0.32 m·月^-1;2010年7-9月最大流速出现在海拔4 380 m附近, 为0.47 m·月^-1.总体来看, 2009/2010年度宁缠河3号冰川纵剖面上流速变化较为缓和, 显示出流速随海拔变化而变化的规律. 但不同季节表面流速在纵剖面上的分布情况不同, 横剖面上主流线附近流速最大, 向冰川两边逐渐递减, 各观测点均平行于主流线方向向冰川末端运动, 表现出冰川运动一般规律. 在冰川表面运动速度观测区域内东南边缘流速略大于西北边缘, 同时与规模相近的冰川运动速度相比, 宁缠河3号冰川运动速度较大.     

祁连山区冰川演变特征及对气候变化的响应——以苏干湖流域为例

冰川是西北干旱地区河流补给的重要来源,近几十年来,受气候变化影响,西北内陆河冰川面积退缩强烈,对流域水资源产生重大影响。利用1989-2013年的TM/ETM+遥感影像资料,通过波段比值阈值法结合GIS技术,提取了祁连山区苏干湖流域共计17期冰川边界数据,分析了冰川规模的变化规律,并结合气象资料研究了冰川区夏季气温和前期降水与冰川面积变化的响应关系,同时进行了相关性分析。结果表明：1989-2013年冰川面积呈持续退缩趋势,缩减速率为-3.01 km²·a^-1,年平均面积退缩率为-0.87%,冰川面积由快速缩减变为略微消融。其中,1989-2000年冰川面积急剧退缩,缩减速率达到-4.49 km²·a^-1,2000年后冰川面积有较小的减少趋势,缩减速率为-0.09 km²·a^-1。分析认为,升温幅度的增大是导致20世纪90年代以来苏干湖流域冰川退缩加剧的根本原因,而冰川面积对于降水量的变化并不敏感,建立了冰川区7-8月平均气温与冰川面积的回归关系式。     

天山南坡科其喀尔冰川消融区运动特征分析

基于2009年5月至2011年10月科其喀尔冰川的花杆观测资料,对其消融区的表面运动特征进行分析. 结果表明：冰川消融区的年水平运动速度最大值为86.69 m·a^-1,年垂直运动速度最大值为15.34 m·a^-1,均出现在冰川海拔4 000~4 200 m的消融区上部;在靠近冰川末端的冰舌下部,受冰量补给减弱、厚层表碛覆盖等影响,冰川运动缓慢,年水平运动速度小于5 m·a^-1,而垂直运动速度值小于2 m·a^-1. 大多数横剖面的水平运动速度具有从中部向边缘逐渐减小的特征,而有的剖面却出现局部速度增大的区域. 整体而言,冰川水平及垂直运动速度随海拔降低而减小,符合冰川运动的一般规律,但主要受地形作用的影响,垂直运动速度随海拔的变化会出现波动. 消融期月水平运动速度与同期气温和降水的变化具有一定的相关性,可能反映出气候快速变化对冰川运动的影响.     

2000-2014年祁连山西段老虎沟12号冰川高程变化

祁连山冰川自1990s以来持续萎缩,冰川融水径流变化对邻近的干旱区水资源产生重要影响。以往遥感与实测研究显示祁连山西段老虎沟12号冰川面积减少、末端退缩、运动速度降低及平衡线高度升高。为了进一步验证老虎沟12号冰川变化规律,利用高分辨率TerraSAR-X/TanDEM-X微波影像数据,与SRTM-C DEM进行差分干涉,得出老虎沟12号冰川2000-2014年高程年平均变化值为（-0.29±0.09）m·a^-1。为了验证遥感观测结果,利用RTK-GPS对老虎沟12号冰川表面进行测高,并与SRTM-C DEM上相应点的高程值进行比较,计算测量点的高程年变化值,结果显示两种方法获得的年平均变化值之间具有很好的正相关性,表明利用TerraSAR-X/TanDEM-X微波影像数据及差分干涉技术监测祁连山冰川高程变化具有较好的可行性。     

Estimation and analysis of the surface velocity field of mountain glaciers in Muztag Ata using satellite SAR data

Muztag Ata is a mountain known as the “Father of glaciers” in the west of China. However, its glacier flow pattern has never been studied. In this paper, the velocity of mountain glaciers on Muztag Ata is mapped by two methods (InSAR and offset-tacking) using SAR data. This map provides a detailed view of the features of glacier motion on Muztag Ata. A special effort was also made to assess the accuracy of the glacier velocity estimates. To ensure the accuracy of the derived results, the validation of the results was conducted over two glaciers (Saliymek Glacier and Kuksay Glacier). The two methods yielded similar results that agree well with each other. The patterns of glacier velocity on Muztag Ata suggest that mountain topography, westerly winds and the monsoon have a strong influence. Our results show that motion of glaciers in the southern and western regions of Muztag Ata is faster than that in the northern and eastern regions. Eleven glaciers were identified, along which glacier velocities exhibited distinctive behavior in terms of the spatial variability of the glacier motion. The occurrence of the local flow maxima and minima at consistent locations over different parts of different glaciers suggests that the subglacial topography, glacier size and glacier orientation affect the overall flow patterns. The velocities are very low in the surface debris cover of some glaciers, which suggests debris cover has an impact on glacier motion.     

表碛覆盖型冰川的提取方法及变化

表碛覆盖型冰川是山地冰川的一种特殊类型,表碛的存在使得其对气候变化呈现出不同的响应特征。基于2011—2020年Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像和ASTER DEM数据,在综合分析表碛光谱、地形和地表温度特征基础上提出TDSI(temperature NDDI slope ice)方法,并将其用于提取中国境内托木尔冰川等6条大陆型冰川和雅弄冰川等3条海洋型冰川。结果表明：基于TDSI方法提取表碛覆盖型冰川的总体精度为91.23%,其中大陆型和海洋型表碛覆盖冰川的精度分别为91.20%和90.97%。2011—2020年6条大陆型冰川和3条海洋型冰川面积平均减少0.06%和0.11%,而表碛面积分别增加了11.92%和18.35%。大陆型冰川表碛主要分布在其中值海拔以下,而海洋型冰川表碛分布范围更广,近10年间二者均呈现向冰川上部扩张趋势。气温上升是冰川消融退缩和表碛增加的主要原因,同时冰川流速变化和终碛湖演变也对表碛变化有一定影响。     

祁连山七一冰川表面运动特征最新观测研究

为了保持对祁连山七一冰川运动变化情况观测的连续性,进一步揭示全球气候变暖背景下山岳冰川的运动变化规律,对布设在七一冰川表面的花杆进行了定期观测,获取了2012年7-8月以及2013年8-9月冰川考察期间的最新观测数据（花杆位置、冰川末端边界以及物质平衡等数据资料）,通过对数据进行分析,获得了七一冰川表面的运动状况以及末端进退变化情况. 结果表明：空间分布特征方面,七一冰川在横剖面以及纵剖面的运动保持了一般山岳冰川的运动规律;横剖面上,主流线附近冰川运动速度较两侧运动速度要大;纵剖面上,由冰川末端到零物质平衡线,冰川运动速度逐渐增大;运动方向上,七一冰川运动速度矢量大多沿主流线向下运动,或者稍微偏离主流线一定方向. 在冰川运动速度时间分布特征方面,七一冰川在消融季与非消融季的运动速度差异显著,消融季运动速度要明显大于非消融季运动速度. 最近几十年,七一冰川整体运动速度呈现出了逐年减小的趋势. 在2012年8月至2013年8月期间,冰川末端退缩了大约5～7 m,退缩较为显著.     

基于合成孔径雷达技术及DEM的公格尔山冰川动力特征分析

冰川流速是冰川动力状况的重要标志,利用合成孔径雷达技术能快速获得大范围冰川的表面流速.利用日本高级陆地观测卫星(ALOS)相控阵型合成孔径雷达L波段(PALSAR)及欧洲太空局的ENVISAT/ASAR数据的特征匹配方法获得帕米尔高原公格尔山区冰川表面流速,并结合合成孔径雷达干涉相干与不同时期数字高程模型对公格尔山区典型冰川动力进行分析,获得研究区不同时间基线冰川表面相干性、表面流速以及基于不同时相DEM的典型冰川表面高程变化信息.结果表明:30 a来克拉牙依拉克冰川表面高程下降了(15±12.1)m,表碛区域近期运动速度变化不大;其木干冰川平均表面高程几乎无变化,但2007-2011年夏季表面流速明显减缓,靠近末端附近部分区域可能已经演化为非活动区;姜满加尔冰川位于西风带的迎风坡,积累区面积大,冰川流速较快,无表碛覆盖,但表面高程仍下降了(8.8±12.7)m.编号为5Y663D0009的冰川冰舌表碛覆盖区可能已经演化为非活动区,30 a来表面高程下降(8.6±12.0)m.综合分析表明,冰川规模特别是积累区面积的大小及所处位置、地形对冰川演化具有重要影响.     

西藏阿里地区大、小昂龙冰川变化观测研究

在西藏阿里地区狮泉河上游的大、小昂龙冰川开展了连续2年(2014—2016年)的冰川变化地面观测,主要包括冰川表面物质平衡与差分GPS高程变化同步观测,以及冰川表面流速观测,冰川末端观测和冰川雷达测厚.观测结果表明:大、小昂龙冰川表面物质平衡与同期差分GPS观测结果之间存在差异.冰川表面物质平衡结果显示,2014—20...     

Interannual and seasonal variation of flow velocity in Koxkar Baxi Glacier from 2014 to 2020北大核心CSCD

Glacier flow is a key factor in understanding the nature of glaciers, and it is also one of the main research contents of glacier dynamics, which can provide basic support for rational utilization of glacier resources and early warning of glacier disasters. There are many mountain glaciers located in the west of China. The study on the spatiotemporal variation of surface velocity of glaciers also has great significance for the social and economic development of the western China. Koxkar Baxi Glacier, locates on the southern slopes of the Tomur Peak, is a typical dendritic glacier. In order to obtain the conditions of Koxkar Baxi Glacier’flow rates and its variation to further reveal the future of the variation of glacier, the spatiotemporal variability of glacier velocity was surveyed using correlation(COSI-Corr)method on Landsat imagery from 2014 to 2020. The results show that: (1)The average annual flow velocity of the Koxkar Baxi Glacier was 0. 04~0. 05 m·d-1 during 2014 to 2020. (2)The glacier reaches its maximum flow velocity near the center part, and the velocity decreased towards both lateral margins. In a longitudinal profile, ice flow velocity in the accumulation area increased down to the equilibrium line, while decreased towards the glacier terminal. The maximum velocity with 0. 17~ 0. 20 m·d-1 was found near the equilibrium line altitude. (3)The glacier flow velocity in warm seasons were 16. 67% faster than that in cold seasons. (4)The glacier flow velocity from 2014 to 2020 showed a slight decreasing trend, and the average flow velocity decreased 0. 01 m·d-1. (5)Temperature and precipitation had certain influence on the seasonal fluctuation and interannual variation of the flow velocity of the glacier. © 2022 Science Press (China). All rights reserved.     

音苏盖提冰川表面流速特征分析

跃动冰川的监测相对比较困难。本文采用Sentinel-1所携带的C波段合成孔径雷达特征匹配方法(Feature-Tracking)获得了喀喇昆仑北坡克勒青河谷音苏盖提冰川物质平衡年内比较详细的冰川表面流速。分析发现:选取的音苏盖提三条分支冰川中,南斯嘎姆里冰川(Skamri Glacier)流速整体大于其余两条,三条分支均存在快速运动区,斯嘎姆里冰川和北分支积累区流速突增,可能存在雪崩现象;两条南分支冰川整体流速夏季大于其他季节,而北分支冬季流速大于其他季节。虽然三条分支均存在快速运动区域,但是即使是流速最快的南斯嘎姆里冰川在物质平衡年内的运动速度也只有119 m·a-1,说明该物质平衡年内音苏盖提冰川并不处于跃动期。     

高分三号山地冰川表面运动提取与分析

冰川表面运动提取在冰川动力学与物质平衡变化研究中具有重要意义。针对当前我国自主遥感卫星数据在冰川运动监测应用中存在的不足,选用GF-3卫星FSI模式下获取的2019—2020年间覆盖亚洲高山区典型冰川的SAR数据,借助并行化偏移量跟踪算法获取了研究区冰川表面流速分布。研究结果表明：优化后的偏移量跟踪算法极大地提高了运行效率;全局形变拟合估计、地形偏差校正及滤波降噪后,冰川运动分布形态更加直观,精度可达0.5 m;通过与准同期Landsat-8影像提取的冰川流速对比以及对非冰川区位移残差的统计分析,验证了GF-3影像在监测不同区域冰川流速结果方面的可靠性及适用性;GF-3影像凭借其良好的空间分辨率,在规模较小、运动缓慢的冰川运动提取方面具有显著的优势,能够更好地体现冰川运动细节信息及其差异性。该研究有助于分析气候变化背景下青藏高原地区冰川的运动规律及其时空演变特征。