第七届青年地学论坛

南极冰盖冰物质通过冰架排入海洋引起冰盖整体质量损失，并对全球气候和海平面变化造成影响（Rignot et al., 2011; IMBIE, 2018）。南极对气候变化的响应体现在南极冰盖物质平衡变化上，冰流速则是影响冰盖稳定性和变化趋势的重要参数，观测南极冰盖表面流速的长时间序列变化对评估南极冰盖与全球气候变化的响应具有重要意义（Rignot et al., 2011; Gardner et al., 2018）。虽然在1990年以前有部分南极冰流速的现场观测数据，但受限于南极恶劣的气候环境，实地冰流速测量数据极其有限，难以制作大范围南极历史流速图。而早期遥感卫星影像数量少、影像分辨率较低、影像质量较差，目前对南极冰盖大部分的研究结果都源于1990年后的遥感数据（Mougnot et al., 2017; Gardner et al., 2018）。
本研究基于1970s-1980s的 Landsat 1-5 卫星影像和1960s的ARGON影像，提出了分层约束匹配策略的东南极1960-1980年代冰流速场重建方法，对东南极冰盖/冰架表面流速场进行了估算和精度评估，实现了东南极区域历史流速场的重建，填补了东南极冰流速研究的历史空白（Li et al.,2017; Ye et al., 2017）。在此基础上，对研制的东南极历史冰流速产品进行了验证分析，并基于此分析了东南极早期冰流场空间分布机理及长时间序列演变特征，计算了东南极早期冰盖物质平衡，并将进一步用于南极冰流速的变化趋势以及对全球海平面变化的分析与预测。
首先，本研究对南极早期正射影像数据构建影像金字塔，通过寻找从影像整体结构（如大面积裸露的岩石、大型裂隙等冰流表面特征）到局部细节（如冰架上的细微裂纹等）的同名特征，采用由粗到精的多层控制约束逐层进行冰流矢量速度和方向的控制与完善，实现对南极早期流速场的重建，考虑冰流空间分布、流速差异等因素选取检验点对流速结果进行精度验证，考虑影像正射、特征点提取与匹配以及格网点匹配过程对冰流速误差的影响对流速结果进行误差评估。其次，将本研究研制的东南极早期流速数据与南极裸岩分布数据集（Burton-Johnson et al., 2018）、现有东南极流速实测数据以及流速产品进行对比分析，并对沿东南极流域边界线流速产品的大小与方向进行了验证和分析。最终，基于本研究所研制的东南极1960s-1980s流速数据产品进行东南极早期物质平衡的估算与分析。BedMachine冰厚数据（Morlighem et al., 2020）用于选取合适的横截面位置并结合流速数据估算冰通量，RACMO 2.3 p2区域气候模型（van Wessem et al., 2018）用于改正计算得到的冰通量，求得冰盖的排放量。最后基于冰盖排放量、冰盖底部融化量以及冰盖表面物质平衡结果，采用输入输出法估算了东南极冰盖的物质平衡。
 

东南极；冰流速；遥感；物质平衡