东南极冰盖断面内部等时层的定量研究

Isochrone stratigraphy results directly from the combined influences of mass balance and ice flow, hence, patterns of internal reflection horizons (IRHs) are valuable archives to study the ice sheet change and dynamic instability. In order to further understand the fundamental structure and their dynamic mechanism of East Antarctic ice sheet, in this project, we make use of the radio echo sounding (RES) data set acquired by ground-based and airborne ice radar systems over CHINARE (Chinese National Antarctic Research Expedition) transect to quantitative calculation and analysis the IRHs. We present a compilation of RES measurements of four radar systems along the CHINARE transect to investigate the differences of the various systems in their capacity of imaging the subsurface properties, especially the resolution of IRHs. We will use the RES data derived by a two-frequency radar system to investigate the changes of dominant causes of IRHs with depth ranges and regions. Quantitatively calculates the englacial depth-averaged attenuation rate and analysis their spatial variation associated with the dielectric properties of IRHs. Ultimately, we can quantitatively comprehend the englacial properties of IRHs along the CHINARE transect, East Antarcctica, and provide possible answers for abnormal characters of IRHs and subglacial conditions.

由冰盖物质平衡和冰流共同作用形成的等时层是认识冰盖变化机制及其动力过程的档案册。为了深入认识东南极冰盖内部特殊冰层结构及其动力机制，本项目将利用我国多次南极科学考察获取的东南极冰盖内陆断面的车载及机载冰雷达数据，针对冰盖内部等时层进行定量计算和分析。通过对比冰雷达探测结果，分析不同冰雷达系统的探测能力，尤其对等时层特征的获取能力；基于不同频率电磁波受冰体介电常数和电导率变化影响的差异性，利用双频冰雷达数据，定量分析冰盖内部等时层介电特性的空间分布特征；定量计算冰内电磁平均衰减率，并分析其空间变化受等时层介电特性的影响关系。最终，实现定量认识东南极冰盖内部等时层介电特性等特征，为分析冰层结构和冰底环境提供依据。

南极冰盖物质平衡及其不稳定性对全球海平面和海洋温盐环流的影响，是全球气候变化研究的重要内容。明确冰盖变化机制及其动力过程则是进一步准确评估极地冰盖快速变化及其不稳定性造成海平面上升的前提。为了深入认识东南极冰盖内部特殊冰层结构及其动力机制，本项目利用我国多次南极科学考察获取的东南极冰盖内陆断面的车载及机载冰雷达数据，对冰盖内部等时层特征进行了定量计算和分析。利用CHINARE 24车载冰雷达数据对东南极冰盖内陆断面进行了极化相干分析，结合CHINARE32机载冰雷达断面特征分析，结果显示：东南极冰盖断面内冰晶组构散射以各向异性为主，各向同性散射特征在东南极内陆断面四个不同地理区域中：Lambert冰川所在断面区域呈现相对最少，为18.89%；而最接近沿海的断面区域呈现相对最多，为34.25%。各向异性散射特征呈现相对最少的区域为最接近沿海的断面，为46.60%；呈现相对最多的区域为表面高程平缓的中段区域（泰山站所在断面），为50.37%。极化相干分析结果显示东南极冰盖内陆断面内冰晶组构双折射特征均呈现随埋深变化的非线性变化。而冰晶组构取向则随埋深变化呈现不变、线性和非线性三种变化，分别占整个断面的5.41%、3.70%和67.16%。同极化相干相位随埋深的变化值通常在[-π,π]范围内，除此之外还存在很多无极值边界的情况，占整个断面的20.35%。四个断面区域中冰穹区域断面内呈现相对最多，为23.57%；Lambert冰川区域断面呈现相对最少，为18.14%。针对东南极冰盖断面的内部等时层定量极化相关分析进一步认识了极地冰盖冰介质的冰晶组构特征，为冰盖动力定量模拟和评估提供了基础数据。