【摘 要】
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南极是地球的冷极,影响着全球气候变化,而且南极几千米厚的冰盖蕴藏着丰富的水资源,冰盖微小的变化就可以引起全球海平面的波动。在全球气候变暖的背景下,南极冰盖一直处于大
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南极是地球的冷极,影响着全球气候变化,而且南极几千米厚的冰盖蕴藏着丰富的水资源,冰盖微小的变化就可以引起全球海平面的波动。在全球气候变暖的背景下,南极冰盖一直处于大面积消融的状态,这对沿海区域的人类社会发展产生了威胁,因此实时监测南极冰盖的物质平衡对监测全球气候变化和全人类的生存发展具有重要意义。使用2011年7月至2019年7月的Cryo Sat-2数据,基于一种模型拟合的DEM生成方法,建立了1km分辨率的南极DEM;使用2010年11月至2019年10月9年的Cryo Sat-2数据,使用模型拟合的方法估算了南极的高程变化;基于估算的南极高程变化的结果,借助粒雪压实模型(FDM)、区域大气气候模型(RACMO)和ERA-Interim再分析数据,估算了南极的物质平衡,主要结论如下:建立的南极DEM,包含了94%的冰盖和98%的冰架,使用Ice Bridge数据来评估DEM的准确性,通过对两组数据集的网格单元的比较,DEM与Ice Bridge数据高程差的平均值、中位数和均方根高程差分别为-0.30m、-0.47m和10.55 m。高程差异最大的地区是Cryo Sat-2在SARIn模式下的冰盖边缘地区。高程差最小的区域是坡度较低的Ross和Filchner-Ronne冰架区,RMS只有4.03m。西南极的Amundsen Sea(AS)区域的Pine Island Glacier(PIG)和Thwaites Glacier(TWG)是南极高程变化最为剧烈的区域,变化速率最大值达到-11.3m/yr,整个西南极高程变化达到-11.4±0.5 cm/yr,东南极大部分区域变化微小,个别区域(Totten Glacier(TOG)和Denman Glacier(DG))出现较大下降趋势,Dronning Maud Land(DML)区域出现异常上升趋势,东南极整体高程变化为-0.5±0.3 cm/yr,南极半岛内陆处于上升趋势,边缘出现显著的下降趋势,整体的高程变化为-22.2±3.1cm/yr。大部分高程变化剧烈的区域都伴随着较大的降雪量和较快的冰流速,其中冰层的运动是造成表面高程剧烈变化的主要因素,降雪的积累引起的变化小于冰层运动,但是也有部分区域的变化主要是由降雪引起(比如DML)。统计了南极各流域的高程变化,并与其他时期的高程变化进行比较发现,大部分流域近年来出现了加速下降的趋势,整体上2010-2019年南极的高程变化趋势为-2.5±0.5 cm/yr,而2010-2013年的高程变化为-1.9±0.2 cm/yr,说明整体上近年来南极冰盖下降速率在加快。2010-2019年南极冰盖的质量变化为-235.5±53.7 Gt/yr,相较于2003-2009年-101±15 Gt/yr的速率,加快了一倍,而且发现各个流域也处于加速损失的状态。使用GRACE数据计算了2010-2016年的物质平衡,发现与本研究的结果差距较大,通过与其他研究的对比,发现GRACE数据估算物质平衡的精度相对较差,主要原因是地球重力场异常和较粗糙的分辨率。
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