基于ICESat与CryoSat-2数据研究Amundsen区域高程变化

摘要

近年来，全球气候变暖引发了一系列的问题，尤其是全球海平面上升和极地冰盖融化的问题引起了极大的关注。但极地气候环境恶劣，极地冰盖的高程无法用传统的地面测量方式进行监测。随着卫星遥感技术的发展以及卫星测高概念的提出，利用测高卫星对极地冰盖的高程变化进行监测，来研究极地冰盖变化趋势以及它们对全球海平面和全球气候变化的影响。　　本文首先介绍了测高卫星发展情况以及测高技术在极地冰盖中的应用，着重介绍了ICESat与CryoSat-2这两颗测高卫星的测量原理、测量方式、数据产品及其应用。分析了两颗测高卫星的测量误差及其误差改正。根据GRACE卫星重力数据得出的南极冰盖变化率，选取了西南极Amundsen区域为本文的研究区域。具体成果如下：　　1、利用ICESat激光卫星研究Amundsen区域高程的变化。采用ICESat卫星2004-2008年的GLA12数据，采用交叉点法研究Amundsen区域高程的变化。分别对Amundsen区域进行了年高程变化量和年变化率的研究，得出其年变化量最大超过了-100cm，年变化率为(?1.40±15.17)cm·yr?1。　　2、利用CryoSat-2雷达测高卫星研究Amundsen区域高程的变化。采用该卫星2011-2016年的GDR数据，采用重复轨道最小二乘平面拟合法研究Amundsen区域高程变化。考虑到CryoSat-2的数据是全年数据，对CryoSat-2数据分别进行了按季度和按年的变化进行分析得到Amundsen区域的高程变化，并得到该区域1Hz的高程的年变化率为(?6.91±20.57)cm·yr?1。　　3、分析两颗测高卫星的结果，得知在Amundsen区域的冰盖正处于消融状态，且消融的速率在加快。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 测高技术的发展

1.2.2 极地冰盖高程变化的研究现状

1.3 研究内容及章节安排

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 章节安排

1.4 本文技术路线

2 ICESat与CryoSat-2测量原理及其产品应用

2.1 ICESat测量原理及其产品应用

2.1.1 ICESat卫星介绍

2.1.2 ICESat/GLAS激光测量原理

2.1.3 ICESat卫星数据产品

2.2 CryoSat-2测量原理及其产品应用

2.2.1 CryoSat-2卫星介绍

2.2.2 CryoSat-2卫星SIRAL测高仪测量原理

2.2.3 CryoSat-2卫星数据产品

3 卫星测高的误差分析

3.1 ICESat卫星测高的误差分析

3.2 CryoSat-2卫星测高的误差分析

4 基于ICESat数据采用交叉点分析高程变化

4.1 引言

4.2 交叉点法原理

4.3 数据预处理

4.3.1 数据转换

4.3.2 数据预处理

4.4 实验结果与分析

5 基于CryoSat-2数据采用最小二乘平面拟合法分析高程变化

5.1 重复轨道最小二乘平面拟合法原理

5.1.1 重复轨道法原理

5.1.2 最小二乘平面拟合法原理

5.2 数据预处理

5.3 实验结果与分析

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间成果