南极冰盖消融及其在周边海域运移的空间大地测量监测研究

南极冰盖质量变化是反映地球系统中海洋、大气、冰川和固体地球之间相互作用的一个重要表征，深入研究南极冰盖质量变化及其质量运移对更好地理解全球气候和海平面变化具有重要的科学意义。本项目针对南极冰盖质量变化的精确估计及其在周边海域运移（注入量、重新分布和传输）这一关键科学问题，综合利用多源测高(ICESat、ENVISat、CryoSat-2)、重力卫星(GRACE)以及冰桥计划(IceBridge)等观测资料，采用并行计算技术，对多源测高数据进行融合处理，构建精确的南极冰盖高程变化时间序列；在有效地提高GRACE 资料空间分辨率的基础上，结合多源测高数据反演冰后回弹效应；考虑精化的冰雪密度模型，给出精确的南极冰盖质量变化和时空演变特征；结合海洋动力学，探索周边海域质量注入的运移和重新分布。本项目成果将为评估现今海平面变化、揭示冰-海反馈机制等相关问题的研究提供重要科学依据。

南极冰盖质量变化是反映地球系统中海洋、大气、冰川和固体地球之间相互作用的一个重要表征，深入研究南极冰盖质量变化及其质量运移对更好地理解全球气候和海平面变化具有重要的科学意义。本项目针对南极冰盖质量变化的精确估计及其在周边海域运移这一关键科学问题，综合利用多源空间大地测量数据(ICESat卫星激光测高、GRACE卫星重力、GPS)、MODIS遥感数据及相关的地面观测数据，对卫星激光测高观测数据进行融合处理，构建精确的南极冰盖高程变化时间序列；在有效地提高GRACE 资料空间分辨率的基础上，结合卫星测高数据反演冰后回弹效应；考虑精化的冰雪密度模型，给出精确的南极冰盖质量变化和时空演变特征。本项目的主要研究成果包括：基于激光测高卫星ICESat数据，充分研究了卫星测高监测估计南极冰盖高程变化的块域分析方法，获得了2003-2009年间的南极冰盖高程变化时空分布特征；利用MODIS数据及其相关的地面观测数据构建了南极冰盖地表粒雪密度模型，联合粒雪密度模型和ICESat块域分析高程变化获取了南极大陆整体的物质平衡时空分布；基于GRACE卫星重力数据分析，获取了2002-2015年间的南极大陆冰盖整体的物质平衡及其不确定性分析；联合ICESat激光测高、粒雪密度模型、GRACE卫星重力和地面GPS观测数据分离并提取了南极冰盖均衡调整(GIA)信号，结果验证反演得到的GIA使得通过GRACE和ICESat这两种不同测量方式所得的南极冰盖质量变化结果更加趋于一致。本项目成果将为评估现今海平面变化、揭示冰-海反馈机制等相关问题的研究提供重要科学依据。