海冰表面积雪深度是利用卫星测高技术反演海冰厚度的关键参数。基于ICESat-2和CryoSat-2测高卫星的协同观测数据(简称IS2CS),对比与评估卫星测高雪深估算的两种时空匹配方法(轨迹搜索法和格网搜索法),并对2018-2024年北极海冰生长期(10月至次年4月)积雪深度的时空分布特征进行分析。结果表明:(1)IS2CS轨迹法雪深与OIB实测数据具有较高的沿轨相关性,能够较好地捕获沿轨积雪深度的变化特征;(2)格网法雪深更适合表征大尺度积雪深度的空间分布和季节性变化特征,本文格网法雪深和GSFC雪深精度相当,在SIMBA数据的评估中本文格网法雪深性能优于GSFC雪深;(3)相比IS2CS雪深,MW99/AMSR2雪深相对偏厚,且在海冰生长期内季节性变化表征能力较弱;(4)海冰积雪深度呈现明显的时空差异,多年冰表面雪深普遍厚于一年冰表面雪深,春季雪深厚于秋冬季雪深。2018-2024年间,北极海冰表面积雪深度总体呈现减薄趋势,且多年冰区域的雪深减薄速率高于一年冰区域。研究成果为改进卫星测高雪深产品和优化海冰厚度反演算法提供了科学依据。
重复轨道法是利用测高卫星监测南极冰盖高程变化的重要方法。在利用重复轨道方法计算冰盖高程变化时,引入一种基于抗差估计的方法(insrtitue of geodesy and geophysicsⅢ,IGGⅢ)取代传统的最小二乘方法(least square,LS)。利用2019年3月至2021年12月的ICESat-2陆冰高程数据,分别采用LS方法和IGGⅢ方法在东南极Totten冰川流域进行了实验。结果表明,该流域分别呈现出-0.038±0.163 m/yr和-0.040±0.136 m/yr的高程降低趋势,说明IGGⅢ抗差估计方法能够在保留重复轨道方法高数据利用率的基础上,有效地减少异常数据被错误引入产生的误差。利用MEaSUREs ITS_LIVE高程变化产品对两种方法计算的结果进行了对比,IGGⅢ方法的结果在空间分布上具有更好的一致性。
利用PhotonLabeler实现对星载光子计数数据的噪声光子标识研究,并分析常见场景噪声光子分布特点,最后生成了一套光子计数噪声标识产品。本研究结果包括:太阳辐射会引起大量噪声出现;海洋区域的噪声光子会受到风浪、水深、海岸线、水中杂质等因素的影响;冰川情况下光子分布多受到积雪厚度、积雪密度、冰盖厚度、冰盖密集度及冰盖表面的粗糙程度等一些外来因素的影响;冬季情况下,噪声光子数目明显少于夏季,分析得出冠层高度及植被覆盖率等因素会引起大量噪声光子出现;多数情况下,弱光束对地表反演能力低于强光束,强光束可以捕获更多的光子点云数据。
The southeastern Tibetan Plateau (SETP), which hosts the most extensive marine glaciers on the Tibetan Plateau (TP), exhibits enhanced sensitivity to climatic fluctuations. Under global warming, persistent glacier mass depletion within the SETP poses a risk to water resource security and sustainability in adjacent nations and regions. This study deployed a high-precision ICESat-2 satellite altimetry technique to evaluate SETP glacier thickness changes from 2018 to 2022. Our results show that the average change rate in glacier thickness in the SETP is -0.91 +/- 0.18 m/yr, and the corresponding glacier mass change is -7.61 +/- 1.52 Gt/yr. In the SETP, the glacier mass loss obtained via ICESat-2 data is larger than the mass change in total land water storage observed by the Gravity Recovery and Climate Experiment follow-on satellite (GRACE-FO), -5.13 +/- 2.55 Gt/yr, which underscores the changes occurring in other land water components, including snow (-0.44 +/- 0.09 Gt/yr), lakes (-0.06 +/- 0.02 Gt/yr), soil moisture (1.88 +/- 1.83 Gt/yr), and groundwater (1.45 +/- 0.70 Gt/yr), with a closure error of -0.35 Gt/yr. This demonstrates that this dramatic glacier mass loss is the main reason for the decrease in total land water storage in the SETP. Generally, there are decreasing trends in solid water storage (glacier and snow) against stable or increasing trends in liquid water storage (lakes, soil moisture, and groundwater) in the SETP. This persistent decrease in solid water is linked to the enhanced melting induced by rising temperatures. Given the decreasing trend in summer precipitation, the surge in liquid water in the SETP should be principally ascribed to the increased melting of solid water.
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...
格陵兰冰盖是影响全球气候变化的重要因素之一,其微小变化会引起海平面的显著变化,因此定量研究其物质平衡具有重要的科学意义。利用最新发射的ICESat-2卫星激光测高数据(2018年11月至2019年9月),联合ICESat数据(2003年2月至2009年10月),估算2003年2月至2019年9月格陵兰冰盖物质平衡。首先通过交叉点法得到冰盖表面的高程变化,再根据积雪堆积、表面融化和动力变化等物理过程计算密度值,最后经过粒雪含量、冰后回弹和弹性回弹校正计算物质平衡,并针对不同的冰川水文流域进行空间差异性分析。结果表明:(1) 2003—2019年格陵兰冰盖主体的平均高程变化为-11.27±0.83cm/yr;(2)高程2000 m以下的冰盖呈较大的消融趋势,高程最大消融速率为-6.0 m/yr,总体积变化速率为-206.0 km3/yr,2000 m以上的冰盖呈上升趋势,高程最大累积率为1.1 m/yr,总体积变化率为14.2 km3/yr;(3)校正后触地冰的总物质平衡为-195.2±13.1 Gt/yr,其中东南部和西北部流域消融量较大,仅有东北部流域呈累积趋势;(4) 2003—20...
ICESat-2/ATLAS系统首次采用微脉冲多波束光子计数激光雷达技术,其在探测方式、数据处理方法、应用的广度和深度等方面与ICESat-1/GLAS存在明显差异。首先介绍了ICESat-2及ATLAS的性能指标、数据特点和产品信息,详细分析了光子点云去噪和分类两个关键技术,以及各算法的适应性及难点,总结了ICESat-2数据在冰盖和海冰高程测量及其变化监测、地面高程提取、森林高度提取和生物量估算、湖泊水位和蓄水量变化监测等方面的应用,最后展望了光子数据处理和应用的发展趋势和前景。