近日,在国家重点研发计划 "高分辨率极区冰冻圈主被动微波探测技术"项目和中国科学院科研仪器设备研制项目"空基主被动冰川探测仪"的支持下,中国科学院国家空间科学中心微波遥感技术重点实验室朱迪研究员团队于2024年11月在我国昆仑山脉古里雅冰川开展了航空飞行试验,成功获取了昆仑山脉古里雅冰川的机载高分辨率三维冰川厚度、冰底地形图和冰表地形图,标志着我国在山岳冰川透视探测领域取得了重要进展。
试验中,空间中心自主研发的双频超宽带航空冰川雷达首次获取了优于0.5米垂直分辨率的冰川透视探测数据。通过与已有古里雅冰川透底冰芯资料的对比分析,双频超宽带航空冰川雷达在300m冰厚下,测量值与冰芯仅误差0.08m。在对试验获取的水平相距200m,垂直分布的21条测线数据进行插值处理后,科研人员成功绘制出了古里雅冰川的三维冰川厚度图、冰底地形图和冰表地形图。
图1 古里雅冰川厚度地形图
图2 古里雅冰川底部地形图
图3 古里雅冰川表面地形图
图1冰川厚度图清晰地呈现了冰川的厚度分布情况。数据显示,古里雅冰川最厚处约为370米,位于(81.46°E,35.24°N)。值得注意的是,这一位置与1992年和2015年古里亚冰川科考的地面探测结果高度吻合。通过冰川厚度分布图,可以准确计算古里雅冰川的储量和变化情况,为冰川物质平衡研究提供了宝贵的数据支持。在探测精度方面,科研团队使用冰芯附近的多航线散射回波进行二维插值计算得到冰芯位置的冰深为309.81米,与2015年古里雅高原冰芯钻取长度309.73米仅相差0.08米,验证了此次探测工作的精度和准确性。
图2冰川底地形图则揭示了冰下山脉的位置和走向。科研团队发现,冰川厚冰区域对应于冰底地形为山谷区域,这与山岳冰川的累积形成机理相吻合。以冰芯位置为中心,分布着四座山峰。其中,冰芯东西两侧约1千米的两座山峰位置和深度分别为(81.47°E,35.23°N),距冰表大约100米,和(81.47°E,35.24°N),距冰表大约130米;冰芯南北两侧相距约3千米处有两座山峰,位置和深度分别为(81.45°E,35.24°N),距冰表大约40米,和(81.49°E,35.23°N)。值得注意的是,这两座山峰超出了冰表,但由于相距较远,中间有一段较为平坦的厚冰区域。
图3冰川表面海拔地形图显示,尽管古里雅冰川是平顶冰川,但其冰表地形仍存在一定的起伏。根据航空冰雷达优于0.5米的垂直分辨率,机载惯导和GPS设备的定位能力,将有助于监测和估计冰川的消融过程。
此次航空冰川透视探测试验的成功开展,不仅为古里雅冰川研究提供了宝贵资料,丰富了我国冰川的透视探测数据集,还完善了山岳冰川多频段辐射传输模型。科研团队表示,如果这一冰川探测方法能够推广,将极大提高我国冰川储量的探测精度和冰下环境参数的获取能力。
展望未来,科研团队计划基于试验数据发展冰川的运动模型、冰川储量模型、分层冰温模型等,这些探测数据和反演模型将为南北极冰川/海冰探测、星载冰冻圈探测提供数据支撑和模型基础。
(供稿:微波室)