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基于GPS技术的东南极冰盖运动监测研究

项目名称: 基于GPS技术的东南极冰盖运动监测研究
项目类型: 2007年中国极地战略研究基金资助(青年科学工作者项目)
项目负责人: 张胜凯
项目成员: 沈强; 周春霞; 王泽民; 鄂栋臣
项目编号: 20070206
父项目编号:
规划期:
立项时间: 2007-04-29
预期结束: 2008-12-31
实际结束:
金额(万元): 6

详细描述

立项依据与研究基础:


南极冰盖是地球表面最大的冰川和淡水资源,平均厚度约为2450米,冰储量占全球冰川的90%,占全球淡水总量的70%左右。因此,南极地区冰量的增减对全球海平面变化、水分循环等有巨大影响,若南极冰盖全部融化将会使全球海平面上升60米。南极冰盖的物质平衡和海平面变化南极地球全球变化的几个核心课题之一。1991年国际南极冰川界提出了国际横穿南极科学考察计划(ITASE),作为南极地区全球变化研究(GLOCHANT)的先期国际计划。我国积极参与了GLOCHANT 和ITASE计划的制定,并争取到ITASE计划中从中山站到Dome A区域的考察路线。

ITASE计划实施以来,国外科学家在西南极的南极半岛、罗斯冰架、龙尼冰架、埃尔斯沃斯地、玛丽伯德地等地区进行了大量的现场实地考察,进行了全球定位系统(GPS)观测、无线电回波测厚(RES)、冰芯钻探、物质平衡观测等工作,获得了西南极地区较为详细的冰盖运动学参数。而在更为广阔的东南极地区进行的实地考察工作要相对少的多。

Dome A是南极内陆距海岸线最遥远的一个冰穹,也是南极内陆冰盖海拔最高的地区,气候条件极端恶劣,被称为“不可接近之极”,是南极科学考察和研究的空白地区和制高点。Dome A是南极分冰岭的最高点,由于独特的高原地形特征,冰层水平流动最小,动力过程最为简单,是冰盖动力学观测研究最理想的区域。

1996/97年,第13次中国南极科学考察队(CHINARE)进行了首次内陆冰盖考察,由中山站向Dome A挺进300多公里,之后,于1997/98年和1998/99年,又分别将考察推进到500公里和1100公里,2004/05年,我国第21次南极科学考察队由中山站深入内陆冰盖1250公里,于人类历史上首次登上Dome A顶点。随着2007/08国际极地年(IPY)的到来,我国计划实施贯穿普里兹湾-埃默里冰架-格罗夫山-Dome A断面的大型科学考察计划(PANDA计划),将再次赴Dome A进行科学考察。

早期的南极冰川运动监测主要依靠传统的大地测量手段开展,如采用经纬仪,水准仪及红外测距仪等利用三角测量或导线测量方式来测量观测站点的坐标,通过重复观测获取冰流速。传统的测量方式精度低,且效率低下。随着空间大地测量技术的发展,GPS技术在20世纪90年代在南极得到应用。我国历次南极内陆冰盖考察均利用手持GPS接收机,以2公里间隔采集了考察沿线的导航点数据,并利用双频GPS接收机以50公里间隔进行了数小时的GPS观测,为研究冰盖运动积累了宝贵的现场数据。

中山站至Dome A沿线冰盖运动的监测对研究东南极冰盖动力学及物质平衡有着十分重要的意义,同时也将填补国际上在此区域研究的空白。


研究内容与工作目标:


本项目的研究内容及工作目标是:

针对南极地区特殊的地理位置和极端环境,研究长距离、高精度的GPS数据处理方法。

利用历次内陆冰盖考察多年重复的静态GPS观测数据,监测东南极中山站至Dome A路线上冰盖水平及垂向运动的趋势。

结合冰厚数据,分析南极内陆冰盖冰下地形与冰面地形的关系、冰面流速与冰下地形及冰面坡度的关系,并分析其动力学机制。

相关论文

期刊 标题 作者
大地测量与地球动力学 2010 30 南极中山站数据处理中IGS框架站的选择 李建虎; 张胜凯; 鄂栋臣; 崔昭文; 李继刚
极地研究 2012 23 PROGRESS AND PROSPECTS IN CHINESE ANTARCTIC SURVEYING, MAPPING AND REMOTE SENSING STUDIES 鄂栋臣; 张胜凯