冰凍圈遙感研究進展

冰凍圈遙感技術研究進展

冰凍圈遙感始于?1961?年，但直到?1990?年以后，隨著對地觀測技術的飛速發(fā)展，冰凍圈遙感才取得了迅猛發(fā)展。特別是?21?世紀以來，新型、先進傳感器的涌現(xiàn)，以及專門針對冰凍圈研究的衛(wèi)星成功發(fā)射和運行，如?NASA?的?ICESAT?衛(wèi)星和歐洲航天局?CryoSat?衛(wèi)星，使冰凍圈遙感的發(fā)展生機勃勃。

用于冰凍圈觀測的遙感技術主要包括： 可見光/紅外遙感技術。目前，正朝著長時序、高光譜、高空間和高時間分辨率、大幅寬和三維信息獲取等觀測能力方向發(fā)展。 微波遙感技術。作為主動微波遙感核心傳感器的?SAR?技術發(fā)展迅速，應用該技術的衛(wèi)星及后續(xù)的雷達衛(wèi)星任務計劃大多具有雙站/或星座協(xié)同觀測、極化干涉測量、三維/四維信息獲取、高分寬幅數(shù)據(jù)采集或超高分辨率觀測能力，可實現(xiàn)冰凍圈表面動態(tài)過程高精細、大尺度和時間連續(xù)的監(jiān)測與評估。 激光、重力及其他新型遙感技術。激光雷達衛(wèi)星也從單個點觀測向點云觀測發(fā)展，已有的重力衛(wèi)星已經(jīng)在大尺度物質(zhì)平衡中取得了創(chuàng)新性的進展。未來，該類技術將在提升空間分辨率方面取得突破，其他新型遙感技術（如微光遙感）也嘗試用于冰凍圈要素提取。

冰凍圈遙感應用研究進展

遙感技術最大的優(yōu)勢在于獲取大范圍冰凍圈要素的信息，最為顯著的成就為利用多源遙感數(shù)據(jù)評估全球冰川物質(zhì)平衡及對海平面上升的貢獻量。而南極、北極和山地冰凍圈遙感應用具有不同區(qū)域的科學問題和技術手段。山地冰凍圈遙感主要圍繞冰川、積雪、凍土制圖與變化監(jiān)測，以及這些冰凍圈要素變化對區(qū)域生態(tài)環(huán)境和水資源的影響等開展遙感應用研究。南極冰凍圈遙感應用研究除了評估南極冰蓋物質(zhì)平衡以外，主要針對冰架崩解、觸地線、海冰等開展遙感監(jiān)測；其中，南極制圖也是一項重要的科學任務。根據(jù)被動微波亮度溫度遙感數(shù)據(jù)獲取的長時間序列海冰產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)，與北極海冰快速減少不同，南極海冰過去數(shù)十年變化不大，甚至略有增加。

在北極地區(qū)，主要科學問題包括格陵蘭冰蓋快速融化、北極海冰快速減少，以及冰凍圈退縮對北極航道的影響等；此外，北極氣候放大效應、泛北極地區(qū)積雪變化、多年凍土退化產(chǎn)生的生態(tài)與工程效應也受到廣泛關注。星載、機載和地基遙感觀測在北極開展的研究較多，對于北極變化的認知有了較大提升；同時，全球也已發(fā)起較多北極觀測研究的國際計劃，如國際北極漂流冰站計劃（MOSAiC）、全球冰凍圈觀測計劃（GCW）、北極綜合觀測系統(tǒng)項目（INTAROS）等。格陵蘭冰蓋與南極冰蓋物質(zhì)平衡均為負，但是其消融機理存在差異。主被動微波遙感資料均顯示：格陵蘭冰蓋表面消融逐年增強，這使得冰蓋表面反照率進一步降低以吸收更多的熱量，加速了融化；南極冰蓋的消融主要在冰蓋邊緣，其物質(zhì)損失以冰架崩解為主，事實上近年來也觀測到南極冰蓋表面的消融在加劇。毫無疑問，北極海冰快速減少是最值得關注的問題。利用遙感技術不僅能監(jiān)測到海冰范圍的減少，還能識別出海冰類型的變化，而遙感觀測到的海冰表面融池的大小和數(shù)量正在成為海冰消融的關鍵因素。

綜上所述，對于區(qū)域冰凍圈遙感，北極地區(qū)目前被認為最重要，投入項目最多且成果也最多，是研究熱點區(qū)域；南極地區(qū)主要是根據(jù)各國家的國力配置和科學家自由探索為主；山地冰凍圈則由各地區(qū)自主開展相關研究。

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