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基於振幅跟蹤技術監測Inylchek冰川(吉爾吉斯斯坦)的冰流表面速度

冰川是重要的淡水資源,Inylchek冰川是世界上最長的冰川之一,60km長,有南北兩個分支,海拔3000-4000米,最小坡度2°。

2007年8月24日的Landsat5資料上的Inylchek冰川

為了監測冰川的運動,本研究獲取了高重訪週期、高解析度的SAR資料,區域有GPS測量。冰川快速移動的區域由於失相干,使用相位來測量冰川運動是不可行的(Inylchek冰川流速達到40cm/天)。因此,採用振幅跟蹤(Amplitude Tracking)技術得到Inylchek冰川表面的速度值。

去平和濾波之後的干涉圖上冰川移動的區域失相干

所選擇的資料來源為:升軌和降軌的條帶(StripMap)模式的TerraSAR-X資料,2009年4月-10月,2010年2月-11月,時間間隔11天(少量時相沒有獲取資料),最大時間間隔是33天,一共是124景資料。資料按照軌道方向和時間分為以下兩組:

振幅跟蹤技術量測冰川流速技術路線圖如下圖所示:

振幅跟蹤技術量測冰川流速技術路線圖

下圖是用降軌資料得到的2009年和2010年冰川表面流速在三個剖面上的流速隨著時間的變化,流速單位是米/天(m/d):

降軌資料集得到冰川表面流速在各時相上的變化

下圖是升軌資料得到的2009年和2010年冰川表面流速在三個剖面上的流速隨著時間的變化,流速單位是米/天(m/d):

升軌資料集得到冰川表面流速在各時相上的變化

同一個時間段的升軌和降軌資料得到的結果,由於觀測幾何不同、季節、變化表面條件等原因,結果有差異,可考慮用升軌+降軌+DEM合成來得到3維速率模型。

升降軌資料的結果在夏季有偏差

Inylchek冰川的南部流入默茲巴赫湖(Lake Merzbacher)冰湖,朝西的分支成為了不活動的冰流。

Inylchek冰川的兩個分支

Inylchek冰川的兩個分支流速流向

已有研究證明此處冰川往年的流速流向。

2005年8月GPS量測得到的冰川流速和流向

參考文獻:Mayer, C., Lambrecht, A., Hagg, W., Helm, A. and Scharrer, K., 2008: Post-drainage ice dam response at Lake Merzbacher, Inylchek glacier, Kyrgyzstan. Geogr. Ann., 90 A (1): 87-96

2004年9月,ENVISAT ASAR資料用最大似然法估算冰川流速流向

參考文獻:Erten, E., Reigber, A., Hellwich, O. and Prats, P., 2009: Glacier Velocity Monitoring by Maximum Likelihood Texture Tracking. IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing, 47 (2): 394-405

默茲巴赫湖(Lake Merzbacher)冰湖潰決每年都要發生一次,左圖是2010年7月3日冰湖潰決前直升機拍攝的圖,右圖是2010年7月16-18日冰湖潰決後地面拍攝的圖。

   

默茲巴赫湖(Lake Merzbacher)冰湖潰決前後

2009年8月6日默茲巴赫湖(Lake Merzbacher)冰湖發生一次冰湖潰決,下面是在此次事件前後冰川表面流速監測結果:

降軌資料得到的2009年7月18-29日冰川流速

降軌資料得到的2009年7月28-8月9日冰川流速

降軌資料得到的2009年8月9-31日冰川流速

2010年7月16日-18日默茲巴赫湖(Lake Merzbacher)冰湖發生一次冰湖潰決,下面是在此次事件前後冰川表面流速監測結果:

降軌資料得到的2010年6月24-7月16日冰川流速

降軌資料得到的2010年7月16-27日冰川流速

降軌資料得到的2010年7月27-8月29日冰川流速

以上研究表明:對於冰川快速運動失相干的區域,特徵跟蹤是一種較好的干涉測量方法,對測量冰川運動學很有用;Inylchek冰川的表面速度逐年變化,但趨勢都是一樣;升軌資料集和降軌資料集在夏季得到的結果偏差約20釐米/天,原因有待進一步研究;在靜止的冰川下部短期內表面流速增加與每年默茲巴赫湖冰湖潰決有關;TerraSAR-X資料可以滿足高海拔冰川的短期和高空間解析度的重複觀測。

【本案例來自GFZ Helmholtz Centre Potsdam】