基于多源遥感数据的南极冰架与海岸线变化监测

综合使用光学与微波遥感数据,提出了南极冰架变化连续监测的系统方法,包括基于MOA的冰架基准图生成,基于相似性测度的影像匹配,及基于阈值与分水岭变换的图像分割方法.使用该方法获取了2002-2011年初全南极18个主要冰架的变化数据,并归纳了南极冰架变化的三种类别.进一步得出,近年间崩解变化为主的冰架均处于西南极,并主要集中在南极半岛;扩展变化为主的冰架集中在东南极;南极三大冰架的扩展变化明显,其中Amery冰架将在近年发生较大崩解.本研究首次获取了2002年初至2011年初每年一幅的动态的全南极海岸线数据,并得出近10年间南极海岸线扩展增加总量为5878 km².     

南极樊尚湾大陆架mCDW入侵影响下的水体结构演变特征分析

利用象海豹CTD观测到的2012年3—10月南极樊尚湾海域的温盐剖面数据,研究结冰期该海域陆架区变性绕极深层水(mCDW)入侵影响下的水体结构演变过程.结果显示,从湾口到湾最内侧的深层都存在显著的mCDW入侵.结冰过程中来自海表的冷却和析盐作用从上方向海洋内部延伸,而到6月中旬湾最内侧的400 dbar以深层结依然没被...     

埃默里冰架前缘水的特性和海流结构

本文利用中国第19次南极科学考察普里兹湾内埃默里冰架前缘水域观测的LADCP、 CTD资料,研究并分析了普里兹湾内埃默里冰架前缘水域水的温、盐特性和海流结构。资料显示,在冰架前缘的水域中存在着四种典型的夏季水团;流速分布显示出东进西出的特征。此外在普里兹湾内的上层和中层海洋中还存在着逆时针和顺时针方向的涡旋:逆时针涡旋西侧是普里兹湾向冰架入流的位置所在;入流的源地是普里兹湾东侧的沿岸西向流。这些特征涉及到夏季普里兹湾内的环流形式、冰架底部的消融速率和冰架水的生成规模以及冰架区域与冰架外普里兹湾内的水交换形式。     

南极潮汐测量及区域潮汐对冰架表面流速影响的研究进展综述

南极区域潮汐是计算南极物质平衡和南极冰架表面冰流速的重要影响因素,同时对于研究冰架崩解和全球气候变暖具有重要作用。南极潮汐测量的方法从最初的实时测量,发展到了卫星测高和遥感监测以及建立数值模型预测的阶段。已有研究表明潮汐周期与冰架表面流速间存在一定关联,例如Filchner-Ronne冰架和Ross冰架的潮汐变化与冰流速度的联系为:在大潮时冰流速度达到最快,小潮时冰流速度达到最慢。研究还对南极典型冰架区域潮汐特征及对冰架表面冰流速、高程变化等的影响进行了总结。今后的研究不仅需要继续关注西南极和南极半岛的潮汐变化,更加需要对东南极稀疏的区域进行潮汐观测,这对于构建整个南极潮汐数据库和提高数值模型的精度具有重要意义。     

南极Lambert, Mellor和Fisher冰川的物质平衡及Amery冰架底部物质通量的估算

利用现场观测与遥感数据对Lambert, Mellor和Fisher冰川的物质平衡及其在Amery冰架的底部融化与冻结状况进行了估算. 结果表明, 澳大利亚组织的Lambert冰川盆地(LGB)考察路线的上游地区, Lambert与Mellor冰川分别为(3.9±2.1)和(2.1±2.4) Gt·a^-1的正平衡, 而Fisher冰川基本处于平衡状态. 上游地区总的正平衡为(5.9±4.9) Gt·a^-1. 考察路线以下, 3条冰川均处于负平衡, 总的负平衡为(-8.5±5.8) Gt·a^-1. 整个Lambert, Mellor和Fisher冰川均接近于平衡状态. 3条冰川总净平衡为(-2.6±6.5) Gt·a^-1. 前人认为GL线(1970年代初澳大利亚在LGB建立的冰川运动观测点的连线)以上的内陆盆地处于显著正平衡, 可能是因为过高地估算了总积累量, 并低估了穿过GL线的冰通量. 靠近Amery冰架南端着地线, 冰架底部的平均融化速率为(-23.0±3.5) m冰·a^-1, 向下游方向快速减小, 并在距冰架最南端约300 km处过渡为底部冻结. 沿3条冰川在Amery冰架的冰流带(flowband), 冻结速率约介于(0.5±0.1)~(1.5±0.2) m 冰·a^-1. 由于冰流带底部的融化, 流入冰架的内陆冰损失了大约80%±5%. 3条冰流带底部总融化和总冻结分别为(50.3±7.5)和(7.0±1.1) Gt 冰·a^-1, 这要比前人通过模拟和海洋观测估算的整个Amery冰架底部总融化和总冻结还要大很多.     

东南极Lambert冰盆-Amery冰架区域雪面相对高程变化的精确监测

采用自动气象站对东南极冰盖Lambert冰盆-Amery冰架雪面相对高程(SSH)变化进行了连续监测, 通过Argos卫星传输的逐时数据精确分析了冰盖LGB69地点和Amery冰架G3地点SSH的年内变化过程. 2002年2月至2003年1月一个整年资料得出, LGB69全年积累量为0.68 m, 与花杆网阵所得结果接近. 10月至次年4月南极夏季为主要积累期, 占全年SSH变化量的101.6%; 5~9月南极冬季期间雪面高度几无变化, 雪层密实化作用使之略有下降, 为全年SSH变化量的−1.6%. LGB69和G3雪面上升主要由雪面突升事件导致, 而且在LGB69较G3更频发. G3点每年有2~3次雪面突升事件, 均发生在夏季, 1999~2002年共发生8次明显突升事件. 2002年LGB69点4次突升事件均伴随空气湿度增加和太阳总辐射下降, 说明因降水过程导致. 下降风对LGB69点SSH变化有正向作用, 主要积累期风速的增大伴随着积雪增加, 大于7 m/s的吹雪临界风速引起表面高程的显著增加. 因大风天气有时伴随降水过程, 目前尚难于精确计算吹雪再堆积在全年物质积累中的百分比, 但估计其贡献率在35%以上.     

The tidal signals extraction from GPS data on the Amery Ice Shelf, Antarctica

Tidal motion is the source of short-term vertical motion that an ice shelf experiences, and hence has a significant impact on ice shelves. During the 2003/2004 Austral summer season, five days of GPS measurements were carried out on the front of the Amery Ice Shelf （AIS）, East Antarctica, by the 20th Chinese National Antarctica Research Expedition （CHINARE）. The GPS data was processed using GAMIT/GLOBK software with 2-hour static data segment and the vertical precision is less than 0.18 m. To verify our results for the vertical component, we compare the ice shelf GPS tidal signal with a tidal result derived from tide gauge measurements at China＇s Zhongshan Station on Antarctica. Comparison of the GPS results with the tide gauge were in good agreement in amplitude at the few cm level, which indicates that the tide under the front of Amery Ice Shelf is irregular semidiurnal tide, the maximal tidal differences is approximately 2 m. GPS data can be used to validate the ocean tide model around the Antarctic area and such studies are important to improve our knowledge of the Antarctic ice shelf mass balance and dynamical models of ice sheet/ocean interaction.     

气候变化对南极冰面湖的影响研究:以埃默里和拉森A冰架为例

冰面湖作为区域气候变化的灵敏指示器,对研究全球气候变化背景下南极冰冻圈的稳定性具有重要意义。本文基于2000—2019年区域气象数据、LandsatETM+/OLI影像与LIMA(LandsatImageMosaicof Antarctica)镶嵌影像,选取东南极的埃默里冰架和西南极的拉森A冰架作为研究区,采用归一化水体指数(Normalized Difference Water Index, NDWI)提取冰面湖面积信息,对冰面湖面积与气象数据开展遥相关分析,探索冰面湖与区域气候变化的联系。结果表明:埃默里冰面湖总面积较为稳定并有减小趋势,拉森A冰面湖总面积则呈增加趋势;冰面湖与气温和海温之间存在正向反馈特征;两个冰架区域的反馈特征规律明显不同,埃默里冰面湖面积受气温影响显著,但受海温影响并不明显,而拉森A冰面湖则对海温变化敏感,其面积与海温变化趋势一致。     

利用GPS提取南极Amery冰架海潮信号

潮汐运动是冰架短期垂直运动的来源, 对冰架影响十分显著. 选取2003/2004年度南极夏季期间中国在Amery冰架上连续5 d的GPS数据, 利用GAMIT/GLOBK进行数据处理, 获取了由海潮引起的冰架垂向运动时间序列;垂直方向精度优于0.18 m, 并且和中国南极中山验潮站的潮汐变化曲线进行了对比, 获得了一致的结论. 利用GPS测量海潮可为精化南极地区的海潮模型提供可靠的现场数据, 对南极冰盖物质平衡研究及冰海交互动力学模型研究有着重要的作用.