InSAR揭示青藏高原东北部下坡冻融滑移与多年冻土退化：机制解析与区域影响

本研究利用多时相InSAR技术，创新性地将LOS位移分解为坡向/法向分量，首次量化了青藏高原东北部不同岩性区的冻融滑移速率（最高>4 mm/yr）与季节性变形特征，揭示了冰富集层基底剪切对滑移的触发机制，为多年冻土退化区斜坡稳定性评估提供了关键方法学突破。

　　

在全球变暖背景下，多年冻土退化引发的斜坡失稳已成为高海拔寒区重大环境隐患。青藏高原作为北半球最大高海拔多年冻土区，其表层活动层的冻融循环会引发毫米级至厘米级的周期性地表位移，这种被称为"冻融滑移（solifluction）"的缓变过程，可能通过季节性冻胀-融沉和基底剪切作用导致大规模物质迁移。然而，传统地面观测手段难以实现区域尺度监测，且现有遥感研究多局限于线状LOS位移解译，无法区分坡向与法向运动分量，严重制约了对冻融滑移机制的理解。

法国洛林大学国家科学研究中心岩石圈与行星地球化学实验室（Univ. de Lorraine, CNRS, CRPG）的研究团队创新性地开发了多时相InSAR分解方法，通过整合Sentinel-1升降轨数据（2014-2019年），首次实现了对青藏高原东北部（38°N, 97°E）冻融滑移过程的立体监测。该研究将LOS时间序列分解为多年线性趋势（不可逆位移）和季节性周期（可逆位移），进而通过地形投影转换为平行/垂直于最大坡向的分量，相关成果发表在《Remote Sensing of Environment》。

关键技术包括：1）NSBAS处理链获取LOS位移时间序列；2）ERA-5大气校正模型消除对流层延迟；3）基于SRTM DEM的坡向分解算法；4）针对冰碛物（未固结沉积物）和硅质碎屑岩（固结基岩崩积层）两类典型地貌的对比分析。研究区域海拔2760-5720米，年均温-7.1°C，通过自动掩膜排除坡度<2°及北/南坡向区域确保数据可靠性。

主要发现：

1. 下坡位移特征

   坡向分解显示全区中位滑移速率达1.4 mm/yr，冰碛物和基岩崩积层分别为4.2±4.6 mm/yr和5.4±5.6 mm/yr。前者滑移速率与坡度呈强相关（0.64±0.07 mm/yr/%），后者相关性较弱（0.15±0.01 mm/yr/%），表明岩性显著影响运动机制。

2. 季节性变形差异

   冰碛物季节性振幅（7.4±2.3 mm）是基岩崩积层（2.4±1.2 mm）的3倍，且前者年增幅达1.5±1.8 mm/yr。冰碛物最大沉降滞后气温峰值4个月，反映深层冰透镜体融化导致的零幕效应（zero-curtain effect）。

3. 冻融滑移机制

   潜在季节性冻胀蠕变（H×tanα）仅解释20%实测位移，表明基底剪切（basal shearing）是主导因素。冰碛物中观测到滑移速率与沉降量正相关（R²=0.96），证实多年冻土退化通过增加活动层底部孔隙水压加剧深层滑移。

4. 多年冻土退化证据

   冰碛物区年均沉降6.8±3.1 mm/yr，82%区域呈现不可逆沉降，反映冰富集层（ice-rich layers）的持续消融。基岩崩积层因渗透性差异，仅表现2.3±3.0 mm/yr弱沉降。

理论突破与实践意义：

该研究建立的"坡向-法向"分解框架，突破了传统InSAR在重力过程研究中的维度限制，首次揭示冻融滑移速率与季节性振幅的非线性关系。发现冰碛物区滑移主要受控于活动层底部剪切，而基岩崩积层运动受限于薄层风化壳厚度，这一发现为寒区工程选址提供了岩性敏感性依据。持续增加的季节性振幅（1.5 mm/yr）与沉降速率，为气候变暖下的多年冻土退化提供了量化证据。方法论层面，研究证实Sentinel-1数据在毫米级斜坡过程监测中的可靠性，为全球多年冻土区斜坡灾害预警建立了新范式。

未来研究需结合钻孔测温与地表标志物监测，进一步验证InSAR反演的位移深度分布。该方法可扩展至北极、阿尔卑斯等冻土区，为理解不同气候带冻融滑移的响应机制提供统一观测框架。