天山乌鲁木齐河源1号冰川雷达测厚

一、引言 引进雷达作为探测极地冰盖和山地冰川的装置,是冰川学研究的主要技术进展之一。从Waite,A.H.和S.J.Schmidt(1962)以及S.Evans(1963)应用这种技术探测南极和格陵兰冰盖厚度以来,已有二十多年的历史。雷达法较之以前使用的地震法与重力法测定冰川厚度,具有极大的方便性,精度高,速度快,既可以提供单点的测量,又能获得连续的冰床剖面。关于雷达法测定冷性极地冰盖的厚度,G.de Q.Robin等(1969,1975)     

B-1型冰川测厚雷达试验装置

用无线电回波探测冰川厚度的方法在许多国家早已应用。1979年5月我国也首次使 用国产KDL-A型矿井地质雷达,在祁连山羊龙河冰川上获得了清晰的冰川底面回 波。之后,我所根据高山冷性冰川的特点,进行改制,做成了B-1型冰川测厚雷达 试验装置。     

浅谈探地雷达在冰川研究中的应用

探地雷达技术是一种利用电磁波反射原理探测地下介质分布特征的地球物理勘探技术，其探测方式主要有剖面法(Common Depth Point)和宽角法(Wide Angle Reflection and Refraction)两种。不同的探测方式可解决不同的冰川问题。探地雷达在冰川学中广泛应用于探测冰体厚度、水下地形、冰裂缝、冰体内部沉积层位、冰川水文特征、划分冰川冰类型等，为水下槽谷、冰川结构、冰川流动机制、水资源评估及气候与环境变化的研究提供丰富可靠的数据。     

探地雷达在冰川厚度及冰下地形探测中的应用

探地雷达因其快速、准确、无损、高分辨率等优势而被广泛应用于冰川学领域。以天山托木尔峰青冰滩72号冰川为例,着重介绍了探地雷达在冰川厚度及冰下地形探测中的应用。通过对雷达图像的处理和解译,获取了高精度的冰川厚度数据,恢复了冰下地形,计算了冰储量,并分析了冰川厚度变化对气候变化的响应。结果表明:冰舌厚度为0～148 m;冰储量为0.055 860 km3,折合成水为0.050 274 km3。近50年来,该冰川呈现强烈消融,与冰川区气温快速上升有直接关系,雷达探测为研究此响应机制提供了定量化的科学依据。     

天山乌鲁木齐河源一号冰川探地雷达测厚及其数据分析

探地雷达是一种利用电磁波的反射原理探测地下介质分布特征的地球物理勘探技术，在冰川研究中发挥了重要作用。在天山一号冰川上用探地雷达进行了探测，获得了能够清晰地分辨冰一岩界面的雷达剖面。根据这些雷达剖面读出冰厚值，再结合最新的冰川地形图，作出了天山一号冰川的冰厚等值线图和冰下地形图；并由天山一号冰川最新的表面积数据推算了冰储量。     

祁连山老虎沟12号冰川雷达测厚和冰下地形特征研究

冰川地形是构建冰川流动模型的基础,对于认识冰川响应气候变化的动力机制具有重要意义.在2009年和2014年消融季,使用探地雷达对祁连山老虎沟12号冰川进行了厚度测量和冰下地形观测,获得了沿冰川中流线和多条横剖面的厚度资料,并对中流线上的厚度分布特征和槽谷形态进行了研究.研究结果表明,东、西支冰川的平均厚度分别为190m和150m,东支冰川冰下地形起伏大于西支,支冰川的表面坡度都较缓和.东、西支冰川进入汇合区时厚度分别为122m和157m,由于支冰川的横向挤压和汇流,汇合区中部冰川厚度增加到162m.冰川槽谷形态具有空间差异,东、西支冰川槽谷形态近似于对称的V型,但是在冰川汇合区,槽谷底部变宽,边坡变缓,发育有不对称槽谷.     

冰雷达探测研究南极冰盖的进展与展望

南极冰盖是地球上最大的陆缘冰体,其物质收支和稳定性对全球气候变化和海平面升高有重要的影响。冰雷达,或称无线电回波探测,是冰川学家调查南极冰盖冰下特征的主要方法。在过去的50年里,冰雷达被广泛用于测量冰盖厚度、内部构造和冰下地貌,这些参数是计算冰盖体积和物质平衡、重建过去冰雪积累和消融率以及冰盖动力和沉积过程的基础。现在,冰雷达测量覆盖了南极绝大部分区域,极大地提升了人们对南极冰盖和全球系统间相互作用的理解。首先,简要介绍了冰雷达及其技术发展,然后着重评述了冰雷达在探测研究南极冰盖厚度和冰下地形、内部反射层、冰下湖和冰下水系、冰床粗糙度以及冰晶组构上的进展。最后,对未来冰雷达探测研究南极冰盖的前景进行了展望,并给出我国的现状。
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念青唐古拉山扎当冰川冰储量估算及冰下地形特征分析

冰川体积估算对水资源以及冰川变化研究具有重要的意义. 但是实测的冰川厚度数据十分稀少,限制了冰川体积的估算. 2011年5月对念青唐古拉山北坡扎当冰川进行了雷达测厚工作,获取了该冰川的厚度分布状况. 基于该冰川的厚度数据,测量点的GPS数据,1970年的地形图和2010年Landsat TM影像,在ArcGIS技术的支持下,采用简单Kriging插值方法对冰川非测厚区域的厚度进行了插值计算,绘制出了冰川厚度等值线图并估算了冰川的冰储量. 结果表明：冰川最大厚度出现于海拔约5 748 m靠近主流线的位置,最大冰厚度为108 m,冰川平均厚度为38.1 m,2010年冰川面积为1.73 km²,扎当冰川的冰储量为0.066 km³. 将扎当冰川表面DEM与冰川厚度分布图相结合,绘制出了该冰川的冰床地形图. 结果显示,在冰川厚度大的区域,冰床地形呈现近V字形分布,这与其相对平缓的冰面地形形成明显对比;同时,在冰表地形较陡区域,冰川厚度不大,冰床地形呈现U形分布.     

调制脉冲型地质雷达

地质雷达是适应快速、准确地探测地下近距离目标的需要而出现的新的物探工具。由于它在地下岩溶探测、巷道超前预报、冰川冻土厚度的测定、沙漠中潜水面的探查及工程地质测量中所发挥的独特作用,引起了人们广泛的注意。     

天山博格达峰地区四工河4号冰川雷达测厚与冰储量估算

2009年7月对天山博格达峰地区的四工河4号冰川进行了雷达测厚工作,获取了该冰川的厚度分布状况.基于该冰川的厚度数据,在GIS技术的支持下,采用Co-Kriging插值方法结合理想塑性体理论对冰川非测厚区域的厚度进行了重建,绘制出了冰川厚度等值线图并对冰川冰储量进行了计算.结果表明:冰体最大厚度出现于海拔3 775 m...     

萨吾尔山木斯岛冰川厚度特征及冰储量估算

冰下地形与冰川体积的估算对冰川水资源研究具有重要意义.以萨吾尔山木斯岛冰川为研究对象,利用Landsat影像数据、探地雷达(ground penetrating radar,简称GPR)冰川厚度数据以及差分GPS数据,分析模拟了萨吾尔山木斯岛冰川横纵剖面的厚度分布特征,采用多种插值方法比较分析,得到木斯岛冰川冰舌区的厚度分布图,初步估算了该冰川的冰储量.结合数字高程模型数据及冰川厚度分布图,绘制了木斯岛冰川冰舌区冰床地形图.研究表明,两个横剖面的冰川槽谷形态存在较大的差异.横剖面B1-B2有典型的“U”型地形发育,冰川厚度可达116.4 m;C1-C2横剖面底部地形比较平缓,冰川厚度分布较均匀,平均在70~90 m.纵测线A1-A2冰下地形成阶梯状分布,纵剖面冰体平均厚度约为80.89 m,最大冰体厚度为122.67 m.木斯岛冰川的冰床地形图与该冰川的冰厚度等值线图形成明显对比.在海拔3 240 m和3 280 m处存在明显的冰斗地形地貌.初步估算木斯岛冰川冰舌区的平均厚度和冰储量分别为60.5 m和0.195 km3.与传统计算冰储量的方法相比,利用GPR测量得到的冰川厚度数据来插值计算冰储量的方法,具有更高的准确性.      

珠穆朗玛峰东绒布冰川厚度测量与地形特征分析

冰川地形特征的研究是构建冰川流动模型的基础. 根据探地雷达获取的冰川厚度数据(2009年)和1∶5万地形图(1974年), 得到沿珠穆朗玛峰东绒布冰川主流线的冰厚度分布以及5条冰川槽谷的形态特征. 结果表明: 沿东绒布冰川主流线的平均表面坡度约为0.08, 平均厚度约为190 m, 最大厚度约为320 m (海拔6 300 m); 在1974-2009年间沿冰川主流线冰厚度平均减薄约30 m; 东绒布冰川表碛覆盖区与白冰区尚未分离, 目前很可能是一条停滞冰川, 冰川末端位于海拔5 540 m附近(下游方向); 东绒布冰川槽谷形态接近于V型, 而不是U型(b指数变化范围约为0.7~1.3).     

祁连山老虎沟12号冰川冰下形态特征分析

利用探地雷达对老虎沟12号冰川进行了多个剖面观测,分析了雷达图像反映的冰川内部特征.结果表明通过分析雷达图像中的纹理和位置,雷达波形的振幅和极性变化等信息能够有效的辅助识别冰川内部介质的变化界面位置和估算其规模.在老虎沟12号冰川的部分剖面内部存在冰内空洞、冰内融水空洞、冰下裂隙、冰下河等地貌形态,在冰岩界面和冰川边缘存在规模不等的碎屑层.这说明即使在典型的大陆型冰川,冰川内部结构也可能较为复杂,在冰岩界面处可能存在较强的冰川作用.     

祁连山东段冷龙岭地区宁缠河3号冰川变化研究

2009年7月对祁连山东段冷龙岭地区宁缠河3号冰川进行了野外考察, 对冰川周围布设测量控制网, 并利用GPS-RTK技术测量了冰川表面高程与面积、 末端等信息, 同时使用加拿大EKKO型探地雷达测量了冰川厚度. 结合1972年航测1973年调绘出版的地形图以及1995年与2009年两景TM影像等资料, 分析研究了宁缠河3号冰川自1972年以来的变化. 结果表明: 宁缠河3号冰川近37 a以来萎缩严重, 冰川末端退缩约6%, 面积减小13.1%, 冰川体积减少35.3%; 冰川主要以减薄的形式在萎缩, 冰川平均厚度由1972年的36.8 m, 减为2009年的27.4 m. 周边站点气象资料表明, 该区域近几十年来出现不同程度的升温, 是导致冰川快速萎缩的主要原因.     

青藏高原昆仑山求勉雷克塔格冰川春季表面温度空间变化特征及其影响因素北大核心CSCD

通过对2013年春季在青藏高原昆仑山求勉雷克塔格冰川上取得的冰川表面温度资料的分析,研究了该冰川表面温度空间变化特征及其影响因素.结果表明:该冰川表面(粒雪)温度在晴天时较多云或阴雪天时偏低,这可能与晴天时冰川表面吸收的部分热量用于粒雪消融而不是粒雪层升温有关;晴天时该冰川表面温度随海拔的升高而降低,其递减率值为0.58℃·(100m)-1,较自由大气的气温递减率值略偏低;晴天时,冰川表层粒雪层厚度对其表面温度具有重要的影响,二者之间呈显著的正相关关系,并且粒雪层厚度每增加10cm,其冰川表面温度会升高约0.46℃.结合青藏高原其他冰川表面温度的观测结果,揭示出当冰川表面存在消融时其表面温度日变化幅度较小,一般只有几度.     

利用三维GPR探测北极夏季海冰厚度及下表面形态特征分析

海冰在全球气候系统中扮演着重要角色。在中国第二次北极科学考察中，使用3D雷达探测结合冰钻进行海冰测量。雷达剖面上可清楚识别冰-水界面，与冰钻测量结果较好地吻合。雷达3D图像清晰显示了冰底界面在3D方向的起伏变化以及冰内构造的空间展布情况。对三维探测区域内海冰厚度统计显示，所测冰盘的平均厚度为4．15m，较厚的区域位于左下角，最大厚度约为6．4m，较薄的区域是在中央和左上角区域，最小的厚度小于3．0m。经过进一步计算可提供如海冰上下表面面积、海冰体积等参数，为遥感和数值模拟提供地面校核数据，也为海冰形成机制和动力作用过程研究提供佐证和依据。     

青藏高原中部双湖羌塘1号冰川厚度特征及冰储量估算

冰川冰贮量的大小与变化对河流与湖泊水的影响是当前关注的热点科学问题之一. 根据青藏高原中部双湖地区羌塘1号冰川2011、2013年探地雷达测量数据和差分GPS定位结果,分析探讨了羌塘1号冰川横、纵剖面厚度特征,并在GIS技术的支持下,绘制了冰川厚度等值线,对冰川储量进行了估算. 结果表明：羌塘1号冰川作用强烈,横剖面呈典型的“U”形发育,底部宽阔平坦. 纵剖面从下往上缓慢抬升,坡度较小,下伏地形平坦,无明显突兀变化,与冰川表面具有很好的一致性. 经计算整条冰川平均厚度51.28 m,最厚处132.15 m,冰体储量0.1236 km³.     

1980年冰川研究进展

从1967年起中断多年的乌鲁木齐河源的天山冰川观测站自1980年5月在1号冰川上恢复观测及试验工作。除常规的定期观测项目如冰川物质平衡、表面流速、冰川径流外,新增加的项目有:冰川积累区气温、风速、辐射,粒雪层温度及热流的遥测,使用轻便雷达勘探冰川厚度的试验,人工冰洞     

祁连山八一冰川雷达测厚与冰储量分析

基于2006年5月利用探地雷达对祁连山八一冰川厚度的系统测量资料,绘制了该冰川冰厚度分布等值线图,计算出了该冰川的平均厚度为54.2 m,冰储量为0.153 km2.这几乎是我国第一次冰川编目资料中给出的八一冰川平均厚度(30 m)和冰储量(0.0843 km3)数据的1倍.由此可见,准确评估我国冰川的冰储量是冰川水资源研究亟待解决的重要问题.将八一冰川冰面地形图与冰厚度分布图相结合,绘制了该冰川的冰床地形图,结果表明:其崎岖不平的冰床地形与其相对平缓的冰面地形形成了显明的对比,显示了冰帽冰川的形貌特征.     

祁连山老虎沟12号冰川冰内结构特征分析

利用探地雷达(Ground Penetration Radar,GPR)调查冰川冰内结构和冰层厚度是一种监测冰川变化常用手段.应用麦克斯维(Maxwell)方程的二维时域有限差分(FDTD)方法,通过将模拟图像与老虎沟12号冰川的实测图像的对比,分析了雷达剖面中的几种反射特征,如冰裂隙、融洞、暖冰等.对比结果表明,GP...