科学家首次生成南极长时间序列固定冰图

南极固定冰与冰山（李新情供图）

南极中山站固定冰Landsat-8卫星影像（影像获取时间为2015年10月7日，李新情供图）

中山大学测绘科学与技术学院极地遥感团队与国内外科研人员合作，基于高分辨率SAR影像首次获取了环南极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等。相关研究近日发表于遥感领域国际期刊《环境遥感》上。

固定冰是指附着于海岸、近岸岛屿、冰架前端或接地冰山等地物上的海冰，是南极海冰的重要类型和重要组成部分。准确的固定冰数据可以提高南极近岸区域海-冰-气热交换的评估精度，为近岸冰间湖的形成和发展、冰架稳定性以及生态系统的研究提供重要的数据支持。

“受南极特殊地理位置和恶劣环境的限制，卫星遥感是当前对南极固定冰进行大范围观测的唯一有效手段。”论文通讯作者、中山大学测绘科学与技术学院教授程晓告诉《中国科学报》。

他表示，光学遥感通常受云和极夜的影响，无法形成连续的观测，而微波辐射计数据的空间分辨率较低，无法满足公里尺度的固定冰的观测。“合成孔径雷达（SAR）具有分辨率高、不受光照条件限制的优势，作为本研究的主要数据源用于南极固定冰的观测。”

研究人员采用一种改进的净梯度差法算法，利用ASAR与Sentinel-1的SAR数据，首次实现了对南极固定冰边缘的自动获取，生成了全南极高分辨率、长时间序列固定冰数据集。

结果表明，南极固定冰平均面积约为4.9×105平方千米，占总海冰面积的3%-4%，其中约70%分布于东南极沿岸；固定冰边缘到海岸线距离最小值不到1千米，最大值可达200千米；2006-2011年，南极固定冰以1.2×104平方千米/年的速率减少。

“固定冰的分布与海底地形具有很强的相关性，95%以上的固定冰区分布于水深浅于1千米的大陆架区域，固定冰的边缘通常不会超过陆架坡折。”论文第一作者、中山大学测绘科学与技术学院博士后李新情补充道。

研究人员还分析了南极近岸大型冰山的接地和运动对固定冰分布和形成的影响。论文通讯作者、中山大学测绘科学与技术学院教授惠凤鸣告诉《中国科学报》，大型冰山接地后会阻碍海冰的运动，导致海冰的堆积，使得原本不存在固定冰的区域形成固定冰，而冰山漂离后固定冰区消失，这会导致南极沿岸区域性的环境在短时间内发生剧烈变化；此外，冰山对固定冰的锚定存在一定的作用距离，当冰山与海岸的距离在一定范围内，在共同锚定作用下两者之间可以形成连续的固定冰冰桥，而当距离超过一定范围后这种共同作用消失，固定冰范围也会急剧减小。

南极长时间序列固定冰数据集可以为南极固定冰与冰架稳定性研究、固定冰与冰间湖相互作用等提供科学数据，促进南极固定冰和海冰研究。

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