基于DInSAR的印度赞斯卡谷地冰川表面二维速度监测：揭示冰川动力学与气候变化响应机制

本研究针对喜马拉雅西部赞斯卡谷地冰川动态监测难题，采用差分合成孔径雷达干涉测量(DInSAR)技术，结合Sentinel-1双轨道数据，首次实现Pensilungpa等4条冰川二维(水平/垂直)速度场精确反演，揭示最大流速达0.24±0.02 m/day的时空异质性，为冰川水资源评估与灾害预警提供关键技术支撑。

　　

冰川作为地球气候系统的"温度计"，其表面流速变化直接反映全球变暖背景下冰冻圈的响应机制。在印度喜马拉雅山脉的赞斯卡谷地，Pensilungpa等冰川的加速消融不仅威胁区域水资源安全，还可能引发冰湖溃决等次生灾害。然而，传统地面监测手段难以覆盖这片地形复杂的偏远区域，而现有遥感研究多局限于单视角线速度测量，无法揭示冰川三维运动本质。针对这些挑战，中国研究人员在《Results in Earth Sciences》发表创新成果，通过差分合成孔径雷达干涉测量(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar, DInSAR)技术，首次实现该区域冰川二维运动场的精确解析。

研究团队采用Sentinel-1卫星C波段(波长5.6 cm)升降轨数据，基于相位差原理构建干涉图，通过最小成本流算法(Minimal Cost Flow)解算相位展开，最终将视线方向(LOS)位移分解为水平/垂直分量。特别选取2023年8月消融期数据，确保雪盖最小化对雷达信号的干扰。研究区域涵盖海拔3550-7150米的4条典型冰川，包括面积72 km²
的Drang Drung冰川，利用ASTER 14 DMO DEM和Sentinel-2影像辅助地形校正。

【4.1 升降轨速度特征】
通过双轨道数据对比发现：Pensilungpa冰川平衡线高度(ELA)附近流速达0.2±0.02 m/day，而末端降至0.06 m/day；最大冰川Drang Drung在积累区上部呈现0.23±0.02 m/day的峰值流速，证实规模与冰厚度正相关。Khulka冰川因几何视角差异，下降轨在积累区捕获到0.2±0.02 m/day的高值，凸显多轨道联合分析的必要性。

【4.2 二维速度分解】
创新性地将LOS运动分解为：
• 水平分量：Drang Drung冰川北西向逆流达-0.22±0.02 m/day，Kungi冰川西支流出现-0.2±0.02 m/day异常值，揭示复杂地形导致的冰川分流现象
• 垂直分量：Pensilungpa冰川支流汇合区出现0.22±0.02 m/day抬升，反映物质输入；而Drang Drung积累区-0.21±0.02 m/day的沉降暗示基底滑动主导机制

【4.3 二维速度场重建】
综合二维分量显示：Drang Drung冰川积累区存在-0.24±0.02 m/day的显著反向流动，其ELA附近速度骤降至0.08±0.006 m/day，印证坡度突变对冰流的控制作用。Kungi冰川因平缓地形呈现0.04±0.003 m/day的低速特征，但中部-0.11±0.008 m/day的垂直变形揭示隐性冰裂隙的影响。

讨论部分指出，相比传统COSI-CORR光学方法13%的误差，本研究通过改进配准算法(采用16×16增强光谱分集)将误差控制在8%。研究证实C波段SAR在监测中速冰川(0.05-0.3 m/day)方面的优势，但也指出厚雪覆盖导致的穿透限制。作者建议未来结合L波段ALOS-2数据提升深部运动探测能力，并强调该成果对冰川厚度反演模型的关键参数约束价值。

这项研究不仅建立了赞斯卡谷地冰川运动基线数据库，更开创性地证明DInSAR二维分解在复杂山地冰川监测中的适用性。随着NISAR等新一代雷达卫星升空，该方法有望成为全球冰川健康诊断的标准化工具，为应对气候变化下的水安全挑战提供科学依据。论文中揭示的冰川运动异质性，特别是Drang Drung冰川的异常反向流动，将推动学界重新审视喜马拉雅冰川动力学模型。