利用新型C波段雷达卫星研究南伊内里切克冰川运动特征

利用新型C波段Sentinel-1卫星获取的2015年2月至2017年2月期间的影像数据,研究分析了天山中部南伊内里切克冰川不同时段的运动特征。利用偏移量追踪技术计算不同时间段冰川位移,首先采用三步配准的方法进行主辅影像高精度整体配准,然后基于归一化互相关（normalized cross correlation,NCC）算法通过调整窗口参数精确估算局部偏移量,进一步分离得到冰川移动信息。监测结果表明:（1）在空间分布上,狭长的冰舌区是冰川主要的高速流动区域,冰舌区底部流速小于上部,两侧流速小于中间,末端流速明显减缓。（2）在季节变化上,冰川运动速率与温度变化趋势一致,在5月至8月期间运动速率最快,沿剖面线的最高速率达49 cm/d;在11月至次年2月期间运动最为缓慢,速率为25~30 cm/d左右。（3）在年度变化上,2015年夏季的运动速率比2016年整体高约1~3 cm/d,其他季节则没有明显差异。与高分辨率L波段PALSAR-2影像的监测结果进行定量对比分析时,将冰舌区的像元进行抽稀后统计,得到两种数据获取的运动速率之差的均值为3.48 cm/d,标准差为±3.78 cm/d,证实了南伊内里切克冰川运动监测结果的可靠性。     

基于地理探测器的四川地区冰川面积变化影响因素探究

结合GIS和RS技术,应用地理探测器方法分析四川区域2007—2017年冰川面积变化空间分异特征及其影响因素,选取坡度、坡向、海拔等7个影响因子,通过权重叠加作出该区域冰川脆弱性示意图。结果表明：(1)10年间东南向冰川占比减少,北向冰川占比增加;东向冰川减退面积较大,西向冰川面积整体持平。(2)期间,影响四川地区冰川面积变化区域空间差异的主要因素是冰川规模,小型冰川（面积小于或等于1 km2）的面积变化主要受夏季温度和降水变化影响;而中型冰川（面积大于1 km2）不仅受夏季温度和降水变化影响,还受地形因子的影响。(3)四川冰川脆弱性示意图显示区域内冰川均呈不同程度的脆弱性,总体上为轻-强度脆弱。     

利用Landsat 8和TerraSAR-X影像研究老虎沟12号冰川运动特征

采用归一化互相关算法精确配准Landsat 8影像得到了2014年—2016年不同季节冰川的运动速率,并利用其热红外波段对不同时刻的地表温度进行反演;通过强度追踪法处理TerraSAR-X影像得到了2008年4月—10月不同时段的冰川运动速率。两种数据得到的结果表明:冰川末端流速较小,中部流速增大,流速从轴部向两侧递减;冬季流速明显小于夏季,变化趋势与温度变化具有一致性。冰川西侧分支的移动速率相对较大,从Landsat 8和TerraSAR-X提取的最大速率分别为2.56 m·d~(-1)和2.74 m·d~(-1)。最后对稳定区域的冰川流速进行统计,结果显示Landsat 8提取的冰川流速精度控制在1—9 cm d~(-1),基于TerraSAR-X的强度追踪法提取移动速率的精度控制在2cm·d~(-1),验证了两种数据监测冰川移动的可靠性。     

InSAR与激光雷达测高集成的马兰山冰川物质平衡变化

冰川物质平衡是反映冰川消融与积累关系的重要指标,也是联系冰川与气候变化的纽带,对于评估冰川动态变化具有十分重要的意义。马兰山冰川位于青藏高原北部,作为东昆仑山系中消融最为剧烈的冰川之一,为了评估其在全球气候变暖背景下的物质平衡变化,利用TerraSAR-X/TanDEM-X合成孔径雷达数据、ICESat-2激光雷达高度计数据、SRTM DEM数据,基于合成孔径雷达干涉测量和激光雷达测高技术对其2000年—2020年高程变化进行了研究,并估算了物质平衡。结果表明：近20年来,该区域41条冰川平均表面高程变化-5.64±0.96 m,物质平衡为-0.24±0.06 m·w·e/a,呈明显负平衡状态。其中,2000年—2012年冰川的消融速度（-0.30±0.04 m·w·e/a）要略快于2012年—2020年消融速度（-0.22±0.11 m·w·e/a）。结合GPCC (Global Precipitation Climatology Centre)降水与GHCN＿CAMS (Global Historical Climatology Network)气温再分析数据集可知：自2000年以...     

基于卫星高度计的冰川物质平衡测量

2003~2009年全球冰川物质平衡量大约为-259 Gt·a~(-1)±28 Gt·a~(-1),冰川高程变化和物质平衡研究一直是冰川研究的重要方面。简要介绍了目前主要用于冰川高程变化研究的卫星高度计数据和冰川高程变化和物质平衡研究的主要方法。不同学者对全球各个主要冰川的物质平衡计算结果显示,全球冰川基本上都是负的物质平衡。随着卫星遥感技术的不断发展,卫星高度计将获得精度更高的全球高程数据,为冰川高程变化和物质平衡提供更多的数据支持。     

基于SAR偏移量跟踪法提取岗纳楼冰川流速

冰川动态变化监测有助于反映全球和区域气候演变,保护自然环境和自然资源。近年来,基于SAR数据研究冰川运动已成为主流技术之一。基于SAR提取冰川流速主要包括合成孔径雷达干涉测量、多孔径雷达干涉和偏移量追踪法。本文采用SAR偏移量追踪法中的强度追踪法,提取青海省哈拉湖东北部岗纳楼冰川沿距离向、方位向的冰川流速。试验结果表明,距离向冰川运动速度提取效果较好,最大流速达15.36 m/a,流速从中轴向两侧递减,在冰舌末端趋于0;方位向提取的冰流速最大达18.27 m/a,但因电离层干扰,方位向流速图中存在一些方位向条纹。此外,由于冰流速在方位向分量小等因素的影响,本文研究提取的方位向流速精度低于距离向。     

联合卫星SAR和地基SAR的海螺沟冰川动态变化及次生滑坡灾害监测

受全球气候变化的影响,近年来中国藏东南及横断山脉多数冰川物质持续亏损、运动速度减缓,导致泥石流、滑坡等灾害频发。为突破光学遥感受气候条件制约的瓶颈,联合卫星合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）和地基SAR两种技术手段,选取海螺沟冰川作为典型研究区域,开展时序监测分析。基于对近11 a间获取的38景PALSAR系列影像的像素偏移统计表明,海螺沟1号冰川粒雪盆和冰瀑布上沿区域整体运动最快,最大速度超过2 m/d;在海拔2 900~3 900 m的冰舌区,冰川运动趋缓,速度降至0.1~0.4 m/d;随着季节更替,海螺沟冰川运动速度呈周期性波动,积累区的夏冬两季差异为25%~35%,而冰舌段的差异则高达4倍。在年际变化方面,海螺沟1号冰川的运动速度平均减缓率为每年7.27%,消融区内减缓率高达每年15.57%。同时,使用像素偏移追踪和Stacking-InSAR（interferometric SAR）方法在海螺沟U型谷北坡探明了多处不稳定滑坡体,统计分析表明,此类滑坡运动与冰川消融具有强相关性,滑移速度于每年夏季达到峰值,2018年度最大滑移速度为南北向100 mm/d、东西向50 mm/d。进一步分析地基雷达的高频实时监测数据,确定该滑坡体的滑移速度在2018-07-09达到峰值（150 mm/d）,并于随后失稳垮塌,详细展现了整个蠕变致灾过程。相关研究数据及监测结果可为冰冻圈及山地灾害研究提供参考。     

基于遥感反照率的青藏高原冰川年际物质平衡估算研究EI北大核心CSCD

冰川反照率指冰川表面反射辐射能量与入射辐射能量的比值,是连接冰川表面能量平衡与物质平衡的纽带,可作为冰川表面物质平衡变化的指示因子。目前,采用冰川反照率估算年际物质平衡的反照率法,已经在阿尔卑斯山、喜马拉雅山脉和青藏高原内陆等冰川上都取得了显著成果,该方法数据获取简便、时空分辨率高,能用于某条冰川物质平衡的估算,也可用于大中尺度的冰川研究。     

双站InSAR和ICESat-2测高相结合的西昆仑山近20年冰川物质平衡变化监测

山地冰川物质平衡是研究冰川变化的重要参数。自21世纪初,全球气候变暖背景下大部分山地冰川消融加速,而青藏高原西昆仑山冰川却呈现稳定甚至冰量增加趋势,被认为是“喀喇昆仑异常”的中心,但该地区近年来冰量变化是否仍延续正平衡趋势还存在一些争论。因此,本文利用新近发布的ICESat-2卫星测高和TanDEM-X 90m DEM数据,定量估算了2013—2019年间西昆仑山冰川厚度变化和物质平衡,并结合SRTM DEM、冰流速资料和Landsat光学影像分别分析了该地区近20 a冰川物质平衡变化趋势、冰川跃动情况和冰川面积变化。结果表明：(1)2013—2019年间,西昆仑山大部分冰川仍处于积累或平衡状态,物质积累速率为0.228±0.055 m w.e./a;(2)近20 a内,冰川整体呈正平衡趋势,但2013—2019年冰川物质年均积累速率大于2000—2013年(0.173±0.014 m w.e./a);(3)2013年后,冰川跃动仍广泛分布,发现5Y641F0046冰川首次发生跃动,西昆仑冰川东支和5Y641F0073冰川近20 a内一直处于活跃期,中峰冰川由2013年前的活跃状态转为...     

东南极历史冰流速过估改正

南极冰盖表面冰流速是准确估算冰盖物质平衡和预测全球海平面变化的关键参数之一。针对冰流速提取中存在的流速过估现象,采用东南极20世纪60-80年代历史冰流速重建数据集,分析了整个东南极冰盖及不同海洋扇区、冰架/冰川过估改正量的空间分布规律。统计结果表明,东南极过估改正量的平均值约为28 m/a;在接地区和冰架前缘附近,过估改正量峰值高于其他区域,其中接地区最大过估改正量超过300 m/a。在海域尺度上,东印度洋海域在接地区和冰架区冰流速过估的现象较其余海域更加明显,其冰架区的平均过估改正量约为62 m/a;在冰架/冰川尺度上,Shirase冰川、Holmes冰川、Ninnis冰川、Publications冰架以及Totten冰川的平均改正量均超过50 m/a,高于整个东南极改正量的平均值。结合过估改正量与历史冰流速提取结果,证明改正量的分布在一定程度上符合冰流空间加速的规律。流速改正已应用于东南极20世纪60-80年代历史冰流速产品,对研究冰架稳定性、进一步研究全球变暖影响下的南极冰盖动态稳定具有重要意义。     

基于遥感和GIS的东帕米尔高原冰川冰量变化研究

冰川二维尺度(面积、长度)的变化信息难以满足冰川变化区域差异与特征分析以及冰川变化对水资源与灾害等影响研究的需要,冰川物质平衡是衡量冰川三维尺度(冰量)变化最直接的方式.野外观测能力有限,遥感技术成为长时间大尺度冰川物质平衡监测最为有效的手段.东帕米尔高原是我国西部巨大山系,由于其极高海拔而发育众多规模较大的冰川,是下游喀什地区水资源源区.目前对于帕米尔冰川变化还存在很大争议,而且"帕米尔-喀喇昆仑山(冰川)异常"值得进一步讨论.论文首先利用中国两次冰川编目数据,结合Landsat遥感影像对研究区20世纪60年代以来的冰川二维(面积和长度)参数变化进行了监测,然后利用地形图(1971—1976 )、SRTM(1999)、ASTER(2013—2014)和Cartosat-1(2014)立体像对生成不同时期的数字高程模型(DEM ) ,结合ICEsat GLAS卫星激光测高数据,对该区域的冰川冰量变化及近期变化特征进行了研究.     

泸定Ms 6.8地震对海螺沟冰川的影响应急分析

2022-09-05四川省甘孜州泸定县发生Ms 6.8地震,震中距离海螺沟冰川约10 km,海螺沟冰川受此次地震影响如何,受到社会广泛关切。利用多时相Landsat 8和Sentinel-2光学卫星影像,基于归一化雪覆盖指数对海螺沟冰川面积进行监测,并利用Sentinel-1雷达卫星影像,基于像素偏移追踪技术对海螺沟地震前和震中位移进行监测。结果表明,2016―2022年海螺沟冰川8月份面积呈波动变化趋势,与日平均最高气温具有负相关性,冰川运动速度与地形坡度和日平均最高气温具有正相关性。泸定地震未造成海螺沟冰川运动速度大范围显著增大,但对冰瀑布前缘区域扰动明显。震后冰崩直接致灾可能性较小,但增加了泥石流致灾风险。     

气象因子对植被指数影响的偏最小二乘分析

针对相关分析在研究气象因子对植被影响时系统性不强的问题,该文以2009—2016年贵州省EVI时序数据和34个气象站点的观测数据为依据,采用偏最小二乘方法分析了各气象因子对EVI的影响程度。结果表明:当月的水汽压和温度以及前推一月的降水、水汽压和温度是贵州植被变化的关键因素,而前推一月日照和当月降水对植被变化的影响不显著。气象因子对EVI影响的空间差异表明:降水主要影响贵州西部、南部和西南部地区,日照主要影响东南部地区,而水汽压和温度则影响贵州全境。     

基于遥感的冰川信息提取方法探讨——以崇测冰川地区为例

对冰川监测中常用的冰川信息提取方法应用于崇测冰川信息的提取中进行了试验并对各自的优劣进行了综合评价。研究发现:目视解译方法具有普适性,可提取多类冰川,但费时费力;其他常用方法如比值法、雪盖指数法、非监督分类与监督分类法等,提取效果明显但都不具有通适性。新产生的面向对象的多尺度分割提取方法虽在一定程度上提高了冰川提取精度,但冰雪区分仍是识别的难点。对西昆仑山脉的崇测冰川信息进行提取,得到崇测冰川地区精确的冰川边界。结果表明:该冰川总体上呈消退趋势,1994~2011年这17年里冰川总面积从511.253 km2减少到487.352 km2,面积变化率为4.6%,年均减少0.27%。冰舌面积由45.371 km2增加到78.833 km2,也验证了全球变暖导致冰川消融这一科学结论。     

高山冰川遥感提取方法研究

遥感的应用使得对冰川大尺度全覆盖、多时相变化的监测成为可能,然而冰川信息遥感提取方法的误差大等难题成为影响冰川监测的障碍。本文综合分析比较了目前已有的多种冰川提取方法的有效性,得出提取冰川范围精度最高的是面向对象的目视判读方法,其次是最大似然法监督分类、面向对象的自动分类、比值阈值法、雪盖指数法等。各自动方法提取冰川面积均有较大误差,且误差主要出现在冰舌末端、阴影区、薄冰区和云层遮盖范围等区域。本文将面向对象的目视判读法应用于冰川提取中,在保证信息提取精度的同时提高了传统解译的效率。     

基于长时间序列Landsat影像的嘎龙错冰湖变化特征分析及溃决风险评估

冰湖溃决灾害是我国青藏高原地区最严重的自然灾害之一。作为聂拉木县最大的冰川终碛湖,嘎龙错冰湖溃决风险直接威胁着下游居民的生产生活。利用1991—2011年Landsat-5/TM、2012年Landsat-7/ETM+、2013—2017年Landsat-8/OLI近27年的遥感影像、降水量和气温资料对嘎龙错冰湖变化特征进行了研究,对其溃决风险作出评估。结果表明:嘎龙错冰湖明显扩张,面积呈现显著增长趋势,由1991年的2.209 4 km^2增长到2017年的5.465 7 km^2,增幅为147.38%;同时,发现聂拉木气象站年平均气温和年降水量在波动中上升,其中气温上升较为显著,气温和降水量的增加对冰湖扩张有重要影响,特别是气温上升导致的冰川融水增多是造成冰湖面积增加的重要原因。嘎龙错冰湖在遇到冰崩或者冰湖面积持续扩张情况下,湖水会瞬间大规模外泄,形成山洪、泥石流灾害,给下游造成严重的人员伤亡和财产损失。     

利用OICC-SBAS技术提取岗普冰川表面流速时空变化特征

本文利用Sentinel-2数据,通过光学影像互相关技术(OICC),并借鉴小基线集(SBAS)思路,提取并分析了岗普冰川2015—2022年时序表面运动速度及时空变化特征。结果表明：岗普冰川表面流速存在明显的空间差异性,流速高值主要集中在上游的物质积累区,该区域形变特征复杂,年最高流速为82.5 m/a;冰川主体流速整体波动较小,位于40～50 m/a之间;时间特征上,冰川在研究时段内流速较为稳定,年际之间流速相差不大;利用东西向和南北向偏移量获取的最终偏移方向,与冰川实际流动方向相符,选取的稳定区域的偏移量误差仅占冰川最大流速的0.04%～0.7%,证实了冰川时序表面流速结果的可靠性。     

念青唐古拉山冰川高程变化的ICESat监测

针对青藏高原冰川高程变化研究较少的问题,该文提出一种大范围区域的冰川高程变化监测方法。基于ICESat激光高度计数据,联合利用SRTM DEM数据,计算念青唐古拉山脉冰川的高程变化,进而反演冰川的冰量变化。结果显示,念青唐古拉山冰川高程在2003—2009年间平均减薄速率为(0.53±0.47)(m·a~(-1)),估算得到冰量年均减少(0.32±0.28)km~3,总体呈逐年减少趋势,证明冰川一直处于消融状态。拉萨和当雄气象站的资料表明,冰川消融主要是由于当地气温升高。     

3种全球气压与温度模型的精度对比分析

针对目前全球气象模型受不同季节、纬度、高程等因素影响问题,该文利用全球分布的IGS站实测气象数据,对GPT、GPT2、GPT2w模型的精度进行对比,对模型的季节性特征以及纬度、高程因素对模型精度的影响进行分析,并对3种模型反演GPS大气可降水量(PWV)的精度进行比较。结果表明:(1)GPT2和GPT2w模型的精度相当,均优于GPT模型;(2)3种模型均具有明显的季节性特征,7月份(夏季)的模型精度最优;(3)纬度、高程因素对3种模型气压误差的影响较大,而对气温误差的影响相对较小;(4)GPT2、GPT2w模型解算的PWV估值精度相当,偏差均值和平均RMS分别小于1.2mm和1.8mm,均优于GPT模型计算结果。研究结果:可为全球或区域气象模型的改进和生产应用提供借鉴。     

3种全球气压与温度模型的精度对比分析北大核心CSCD

针对目前全球气象模型受不同季节、纬度、高程等因素影响问题,该文利用全球分布的IGS站实测气象数据,对GPT、GPT2、GPT2w模型的精度进行对比,对模型的季节性特征以及纬度、高程因素对模型精度的影响进行分析,并对3种模型反演GPS大气可降水量(PWV)的精度进行比较。结果表明:(1)GPT2和GPT2w模型的精度相当,均优于GPT模型;(2)3种模型均具有明显的季节性特征,7月份(夏季)的模型精度最优;(3)纬度、高程因素对3种模型气压误差的影响较大,而对气温误差的影响相对较小;(4)GPT2、GPT2w模型解算的PWV估值精度相当,偏差均值和平均RMS分别小于1.2mm和1.8mm,均优于GPT模型计算结果。研究结果:可为全球或区域气象模型的改进和生产应用提供借鉴。