基于多时相多几何InSAR技术的青藏-帕米尔-喀喇昆仑地区石冰川大尺度运动特征解析

针对大尺度石冰川运动特征研究不足的问题，研究人员开发了多时相多几何InSAR框架，系统生成了青藏-帕米尔-喀喇昆仑地区19,727条石冰川的下坡速度场，发现西风带域石冰川运动速度（中位数30 cm/yr）显著高于季风带域（中位数13 cm/yr）。该研究为气候变化与冻土研究提供了关键数据支持，相关成果发表于《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》。

　　

（以下为论文解读）

在全球变暖背景下，高山冻土区的石冰川（rock glaciers）作为冰岩混合体的独特地貌，其运动特征对理解气候变化、山地水文和灾害风险具有重要意义。然而，传统测量方法如地面大地测量、重复摄影测量等仅适用于局部区域，大尺度运动特征研究长期存在空白。尤其在地球"第三极"——横跨青藏高原、帕米尔和喀喇昆仑的广袤高海拔区域，超过4.4万条石冰川的运动规律仍属未知。

为破解这一难题，研究人员开发了创新的多时相多几何InSAR（合成孔径雷达干涉测量）分析框架。通过整合Sentinel-1卫星C波段数据，构建了153个干涉宽幅（Interferometric Wide mode）的489对干涉图，采用10×2的多视处理（multi-looking）和Goldstein-Werner自适应相位滤波（强度0.3）等技术，成功实现了对19,727条面积大于0.1 km²石冰川的系统评估。研究首次揭示了不同气候带域石冰川的运动差异：西风带域石冰川运动速度中位数达30 cm/yr，是季风带域（13 cm/yr）的2.3倍。这一发现为理解不同气候系统下冻土动力学提供了全新视角。

关键技术方法包括：1）基于ASF HyP3（阿拉斯加卫星设施混合可插拔处理管道）生成解缠干涉图；2）利用10像素缓冲区的相干性阈值（>0.5）自动选择参考点校正大气误差；3）通过几何转换因子β（>0.2阈值）将视线向（LOS）速度投影至下坡方向；4）多时相多轨道数据聚合生成30米分辨率速度场。验证阶段与Pléiades卫星影像（相对差异21%）、航拍影像（23%）和GNSS测量（50%）的对比证实了方法的可靠性。

研究结果方面：

1. 速度对比验证：与Pléiades影像特征追踪法结果显著相关（R²=0.88），但存在相位解缠导致的低估现象；瑞士阿尔卑斯地区因石冰川面积较小（普遍<0.1 km²），GNSS对比显示标准偏差较大（平均差异50%）。

2. 区域运动特征：

• 空间分异：70°E-82°E经度带平均速度（40 cm/yr）是90°E-105°E（19 cm/yr）的2.1倍；纬度每增加1°，速度上升3.1 cm（R²=0.69）。
• 形态影响：面积与速度呈正相关（R²=0.89），坡度效应显著（R²=0.97），而最低海拔与速度负相关（R²=0.99）。

1. 气候带差异机制：西风带域石冰川更大面积（增强重力作用）和更密集的冰川分布（持续水力补给）可能是其高速运动的主因。

讨论部分指出，该方法在测量10-100 cm/yr速度区间的石冰川时可靠性较高（覆盖研究区75%样本），但仍受限于：1）C波段对快速运动（>100 cm/yr）的相位混叠；2）山区大气校正的不确定性；3）小尺度石冰川（<0.1 km²）的空间分辨率限制。未来整合X/L波段数据、优化大气校正算法将成为重要发展方向。

这项研究不仅创建了首个覆盖10⁶ km²的石冰川速度数据库，更被全球气候观测系统（GCOS）列为永久冻土基本气候变量（ECV）的重要补充。其数据可直接用于：1）筛选RGV（石冰川速度）监测站点；2）评估青藏高原"亚洲水塔"的冰储量；3）预警如喀喇昆仑地区35条可能形成堰塞湖的石冰川灾害风险。该成果为全球高山冻土区动态监测提供了可推广的技术框架，对理解气候变化下的冰冻圈响应具有里程碑意义。