科学家首次生成南极长时间序列固定冰图

南极的固定冰和冰山(李信的贡献)

南极中山站固定冰Landsat-8卫星图像(图像采集日期:2015年10月7日，李新青提供照片)

中山大学测绘科学与技术学院极地遥感小组与国内外科研人员合作，首次获得了基于高分辨率合成孔径雷达图像的南极周围时间序列固定冰数据集，揭示了南极固定冰的时空分布、变化特征及其与冰山的相互作用。最近，遥感领域的相关研究发表在国际期刊《环境遥感》上。

固定冰是指附着在海岸、近海岛屿、冰架前部或搁浅冰山上的海冰，是南极海冰的重要类型和组成部分。准确的固定冰数据可以提高南极近岸海域海-冰-气热交换的评价精度，为近岸冰间冰的形成和发展、冰架稳定性和生态系统研究提供重要的数据支持。

“受南极特殊的地理位置和恶劣环境的限制，卫星遥感是目前大规模观测南极固定冰的唯一有效方法。”《通信》的作者、中山大学测绘科学与技术学院教授程晓告诉《中国科学日报》。

他说，光学遥感通常受云层和极地夜晚的影响，无法形成连续观测，而微波辐射计数据的空间分辨率较低，无法满足千米尺度的固定冰观测。“合成孔径雷达具有高分辨率的优点，不受光照条件的限制。它被用作南极固定冰观测的主要数据源。”

研究人员利用改进的净梯度差分算法，利用ASAR和哨兵-1的合成孔径雷达数据，首次自动获取南极固定冰边缘，并在华南地区生成高分辨率、长时间序列的固定冰数据集。

结果表明，南极固定冰的平均面积约为4.9×105平方公里，占总海冰面积的3%-4%，其中约70%分布在南极东海岸。固定冰边缘与海岸线的最小距离小于1公里，最大距离可达200公里。从2006年到2011年，南极固定冰以每年1.2×104平方公里的速度减少。

“固定冰的分布与海底地形有很强的相关性。95%以上的固定冰区分布在水深不到1公里的大陆架地区。固定冰的边缘通常不会超过大陆架的坡折。”论文第一作者、中山大学测绘科学与技术学院博士后李新青补充道。

研究人员还分析了南极附近大型冰山的搁浅和移动对固定冰分布和形成的影响。论文作者、中山大学测绘科学与技术学院教授回在接受《中国科学日报》采访时表示，大型冰山在搁浅后会阻碍海冰的运动，导致海冰的堆积，在原本没有固定冰的区域形成固定冰，而固定冰区域在冰山漂浮后消失，这将导致南极沿岸区域环境在短时间内发生剧烈变化。此外，冰山锚定固定冰还有一定的距离。当冰山与海岸之间的距离在一定范围内时，在共同锚定作用下，冰山与海岸之间可以形成连续的固定冰桥。但是，当距离超过一定范围时，联合效应消失，固定冰区将急剧减小。

南极长时间序列固定冰数据集可以为南极固定冰和冰架稳定性研究、固定冰和冰间相互作用研究提供科学数据，促进南极固定冰和海冰的研究。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.111736.