藏东南和祁连山冰川物质平衡的双站InSAR探测研究
【类型】期刊
【作者】孙亚飞（河南城建学院测绘与城市空间信息学院）
【作者单位】河南城建学院测绘与城市空间信息学院
【刊名】测绘学报
【关键词】 冰川物质平衡；INSAR；祁连山；藏东南；探测；双站；观测资料；高亚洲
【资助项】国家自然科学基金(41431070，41590854)
【ISSN号】1001-1595
【页码】P1203
【年份】2019
【期号】第9期
【期刊卷】1;|6;|7;|8;|5;|2
【摘要】在全球变暖的背景下，高亚洲山地冰川受印度洋季风和西风带的气候影响，大部分冰川出现了不同程度的消融和退缩。同时，高亚洲作为除极地冰盖以外全球第二大的冰川聚集地，是长江、怒江等亚洲7条河流的重要水源，被称为“亚洲水塔”，养育世界1/3的人口，对区域内水资源、水循环、气候与环境等有重要影响。然而，由于该区域地
【全文】 文献传递
藏东南和祁连山冰川物质平衡的双站InSAR探测研究
Detection and analysis of glacier mass balance in the southeastern Tibet Plateau and the western Qilian Mountains by bi-static InSAR
SUN Yafei.Detection and analysis of glacier mass balance in the southeastern Tibet Plateau and the western Qilian Mountains by bi-static InSAR[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2019,48(9):1203. DOI:10.11947/j.AGCS.2019.20180591.
在全球变暖的背景下，高亚洲山地冰川受印度洋季风和西风带的气候影响，大部分冰川出现了不同程度的消融和退缩。同时，高亚洲作为除极地冰盖以外全球第二大的冰川聚集地，是长江、怒江等亚洲7条河流的重要水源，被称为“亚洲水塔”，养育世界1/3的人口，对区域内水资源、水循环、气候与环境等有重要影响。然而，由于该区域地形复杂、海拔较高等原因，只有少量的冰川具有实地观测资料，难以开展大范围、高分辨率、高精度的冰川表面高程变化、物质平衡等冰川变化信息观测。
随着合成孔径雷达技术的发展，尤其以2010年德国TanDEM-X科学计划和2000年美国SRTM航天计划为代表的双站InSAR，不仅具有全天时、全天候的雷达成像能力，其高分辨率的成像优势能够更加精确地研究高亚洲山地冰川的厚度变化及物质平衡。本文提出了一种TanDEM-X双站InSAR冰川表面高程变化生成算法，在此基础上，完善了山地冰川物质平衡估算方法，分别以高亚洲的祁连山极大陆型冰川和藏东南海洋型冰川为试验区域，研究了冰川物质平衡及其对气候响应关系。全文主要研究成果如下：
(1) 山地冰川物质平衡估算及误差来源评估方法研究。本文针对TanDEM-X双站InSAR干涉条纹过密影响了相位解缠效率和常规滤波方法降噪能力较弱的问题，提出了一种TanDEM-X双站InSAR冰川表面高程变化生成算法，即对TanDEM-X/TerraSAR-X干涉相位与SRTM DEM模拟相位进行差分处理，引入非局部均值(Non-local,NL)差分相位滤波方法，抑制了差分相位的噪声水平和提高了地形信息的细节保持能力，获取了更为可靠的冰川表面高程变化结果。在此基础上，通过对冰川表面高程变化结果的季节改正、雷达穿透性改正，及各项改正引入的误差源分析，完善了山地冰川物质平衡估算方法。
(2) 祁连山大陆型冰川表面高程变化及冰川物质平衡估算。本文采用上述方法和双站InSAR数据生成了祁连山西部山地冰川第一个高分辨率、高精度DEM地形结果，并利用ICESat卫星测高数据对常规滤波方法和NL滤波方法的TDX DEM结果进行了精度评估。结果表明：NL滤波方法优于常规滤波方法。另外，采用差分DEM和差分相位两种方法估算了2000—2013年的冰川表面高程变化结果，并对结果进行了不确定性评估，评估结果显示：差分相位方法优于差分DEM方法。因此，差分相位方法和NL滤波组合方法的冰川高程变化结果更为可靠。在此基础上，本文估算了祁连山西部山地冰川的表面高程变化结果和冰川物质平衡结果，分别为(-2.823±1.065) m和(-195.44±73.82)(mm·w.eq.a-1)。上述结果表明：祁连山西部山地冰川近十几年处于较为强烈冰川物质亏损状态。另外，GNSS和SRTM DEM的高程变化结果也验证了上述结果的可靠性。
(3) 藏东南海洋型冰川物质平衡空间差异性及对气候变化的响应。本研究采用山地冰川物质平衡估算方法和12景TanDEM-X双站InSAR数据获取了藏东南2000—2014年的冰川表面高程变化结果。采用5级流域数据划分得到藏东南冰川的17个子流域，重点分析了该区域冰川物质平衡的空间差异性。结果显示：藏东南冰川消融速率从东南方向到西北方向呈现逐渐减小的趋势。在此基础上，本文利用温度和降水等气候数据进行了冰川对气候变化的响应关系研究，结果表明：2000—2014年期间，藏东南冰川消融速率的空间分布特征主要受温度和降水共同影响，即冰川消融速率与温度和降水变化成正相关。
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