基于遥感数据的Lambert冰川物质平衡的研究

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地球上的冰冻圈可分为陆地冰冻圈、海洋冰冻圈和大气冰冻圈三大类型,具体分为极地冰盖、冰架、海冰、山地冰川、冻土和大气中的冻结状态水体等。其中陆地冰冻圈的分布以地球的两极和高海拔地区为主,而南、北极地区域又占据着绝对主导地位。极地冰盖不仅蕴含大量的淡水资源,同时对于全球的气候变化、水循环以及区域生态系统都有着深刻的影响。在当今全球变暖的大背景下,对极地冰盖的物质平衡的研究有着非常重要的意义,可以帮助我们进一步了解潜在的冰盖质量损失量,从而进一步评估极地冰盖对气候变化的影响。南极冰盖因其巨大的储水量和潜在的对海平面上升的影响力一直是研究勘测的热点区域。东南极具有四倍于西南极的冰储备量,因此对于东南极的物质平衡勘测已经进行了几十年。但南极的面积辽阔、储冰量大以及冰体移动复杂的特性,给南极的实地勘测带来了很多困难,同时又因为冰质量的输入量和输出量难以准确界定,早期对于东南极部分区域的物质平衡估算都具有较大的偏差,而遥感技术的发展为南极的勘测提供了很好的技术手段。遥感技术是通过雷达测量等手段获得范围较广的冰盖表面的信息,实现了大范围获取数据的可能,可以勘测到难以涉足的极寒区域,解决了部分区域实地测量困难的问题,获得的数据具有准确性高、连续性好和地理边界清晰等特点,为研究南极的物质平衡提供了可靠的数据来源。通过对多种遥感数据的组合运用,可以更好的分析和解释冰体的移动过程以及冰盖的物质平衡变化,从而进一步了解南极冰盖对全球气候变化和海平面变化的影响。Lambert-Amery系统是东南极最大的排水系统,Lambert冰川是Lambert-Amery系统上输出冰体量最大的冰川。Lambert冰川下游处正对着Amery冰架的主流区域,上游为Dome A冰穹,冰川位于66°E到95°E之间,历来是学者们研究的重点区域。本文利用最近更新的遥感数据,对Lambert冰川的物质平衡,冰体移动进行了研究。本文的主要内容是:首先,在处理好的基本数据的基础上,本文将冰通量的主要计算元素进行分类,在事先选取好的大范围区域内做单一的数据整合。找出Lambert上游区域和下游区域的冰体移动的具体表现,同时根据冰厚误差数据的大小,探讨数据运用时需要重点考虑的客观因素。再详细比较数据之间的差异,选定对计算结果影响较大的物理量的取值范围,并利用冰流速数据本身在地图上的连续性,选取最合适的冰门位置,保证冰通量计算的可靠性。然后,本文通过表面物质平衡数据RACMO2.3与上面步骤确定的冰门位置,先确定Gate1以南区域、Gate1与Gate2之间的区域以及Gate2到接地线之间区域的冰川面积,同时算出相应位置上的积累量误差值。再分别计算得出三个分段上的表面积累量,同时结合冰川穿过Gate1、Gate2和Gate3向下游输出的冰通量结果,估算出Lambert冰川内陆不同区域的物质平衡。最后本文将整个Lambert冰川的物质平衡结果和以往的研究做比较分析。Lambert冰川区域内Dome A下游约140km处对冰川下游的冰通量贡献为8.5±1.9Gt·a-1,通过收敛区域中部的冰通量为18.9±2.9Gt·a-1,整个冰川经接地线输入Amery冰架的冰体质量为19.9±1.3Gt·a-1,其中从接地线主流区域输出的冰通量为19.3±1.0Gt·a-1。以区域大气气候模型RACMO2.3的1979年至2016年的年度表面物质平衡(Surface mass balance,SMB)数据作为质量输入,对Lambert冰川上游、中部和下游区域做分块物质平衡分析的结果表明:2018年11月至2019年4月期间,冰川中部区域(约74°S~78°S,67°E~85°E)呈现显著的正积累现象,该区域的积累量为4.1±3.5Gt·a-1,而整个冰川的净积累量为2.4±3.5Gt·a-1。虽然Lambert冰川的物质平衡依旧呈现正积累现象,但相较于2000年初期,该区域的正积累量正在减少。
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