第五次IPCC评估报告中提到，近百年全球海平面已升高0.19m，目前海平面升高速率还在继续加快，预计到21世纪末有可能再升高0.18-0.59m，这将导致一系列的社会和环境问题(Stocker等，2014)。作为目前地球上仅存的两大陆地冰盖之一，南极冰盖的质量平衡对于研究全球气候变化以及全球海平面变化机理有着十分重要的研究价值。目前对于南极冰盖质量变化的定量研究集中在三大技术手段：输入输出法，重力反演法和卫星测高法。其中，卫星测高法因为其更高的观测分辨率和观测连续性，被认为是目前这三种方法中最精准的定量研究方法。本文将使用卫星测高法中的ICESat激光测高数据进行南极冰盖的质量平衡反演。主要工作包括对高度计数据进行预处理，激光高度计ICB改正和雷达高度计坡度改正。选择典型的物质积累区域LAS和典型物质消融区域ASS，分析ICESat和Evisat雷达测高数据的数据观测精度，并通过两颗卫星的交叉验证，分析不同卫星数据的偏差。基于ICESat数据，估算2003-2008年间南极冰盖高程变化和质量平衡，并与国际上的地面观测等结果进行对比验证，同时结合中国科考CHINARE的地面观测数据，验证了ICESat反演结果与地面观测结果在误差范围内很好的吻合。对本文的工作进行总结，主要研究内容和成果包括：
　　(1)介绍南极冰盖及东南极变化物质积累的LAS区域和西南极快速消融的ASS区域。介绍星载激光测高卫星ICESat的数据产品，并进行数据预处理，实现ICESat大气延迟改正的模型算法并应用于国产激光测高卫星的数据处理。介绍星载雷达测高卫星EnviSat数据产品和数据预处理方法，比选现有雷达测高数据坡度改正方法，选择最优的重定位法对Envisat数据进行坡度改正；
　　(2)利用最新的ICESatR634版本数据，对测高数据任务期间偏差进行系统性分析，按照不同激光器和不同的验证区域(陆地冰盖，海洋)进行分析讨论，选择最佳的任务期间偏差结果(陆地冰盖，分激光器解算)应用于南极冰盖高程变化率的求解。综合三种模型联合解算南极冰盖的高程变化率及误差，考虑季节性变化对模型解算的影响，融合不同的模型结果，重采样到30km分辨率，并分流域进行统计，得到各个流域的高程变化率。在流域的基础上计算得到全南极冰盖2003-2008年的平均高程变化率为-1.57±0.06cma-1；
　　(3)利用卫星的升降轨数据和交叉点算法对ICESat，Envisat数据进行典型区域的精度评估；通过两颗卫星的交叉验证，分析得到两颗卫星的数据观测偏差。使用机载和实地地面观测等多种数据，在南极的Vostok区域(稳定的冰下湖区域)，PIG(快速消融区)，Smith冰川(消融剧烈的冰流)，南极半岛(数据观测较少的区域)以及CHINARE测线(中国科考断面)进行了高程变化率的验证，得到ICESat计算的高程变化与其他观测一致的结论；
　　(4)将全南极高程变化的结果通过密度模型转换成质量平衡，转换的过程中扣除GIA对质量平衡的误差影响，得到全南极的质量分布及各个流域的结果。综合各个流域，得到2003-2008年，南极冰盖的质量变化为-129.30±3.66Gta-1。选择中国极地科考地面测线的冰雷达和花杆数据，计算得到CHINARE断面的冰通量，并结合区域性气候模型RACMO，利用输入输出法计算CHINARE断面的质量平衡，与ICESat数据计算得到的质量平衡结果结果一致。
　　本文的研究工作得到了国家重点研发计划项目(编号：2017YFA0603100)，国家自然科学基金优秀青年基金和面上项目(编号：41822106和41571407)的资助。