阿蒙森冰原冰川系统(Amundsenisen Glacial System)斯瓦尔巴群岛冰川退缩的驱动因素及观测方法:末端位置测量方法与环境驱动因子研究

《Remote Sensing》:What Drives the Glacier Retreat, and How Do We See It? A Study of Measurement Methods and Environmental Drivers of Retreat in the Amundsenisen Glacial System, Svalbard

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月27日 来源:Remote Sensing 4.3

编辑推荐:

  北极升温速率约为全球平均的四倍,加速海洋终止型冰川(marine-terminating glaciers)的退缩。冰川范围变化与环境因子相关,其准确量化依赖于所采用的测量方法。研究人员比较了应用于奥斯特雷托雷尔布林冰川(Austre Torellbreen)

  
北极升温速率约为全球平均的四倍,加速海洋终止型冰川(marine-terminating glaciers)的退缩。冰川范围变化与环境因子相关,其准确量化依赖于所采用的测量方法。研究人员比较了应用于奥斯特雷托雷尔布林冰川(Austre Torellbreen)的五种末端位置变化量化方法,分析了1975–2022年西南斯瓦尔巴阿蒙森冰原冰川系统四个溢出冰川——帕埃尔布林(Paierlbreen)、奥斯特雷托雷尔布林、韦斯特雷托雷尔布林(Vestre Torellbreen)和雷谢什布林(Recherchebreen)——的末端位置变化,并评估了冰川退缩的环境控制因子。曲线盒法(Curvilinear box)与冰川末端追踪工具箱(Glacier Termini Tracking, GTT)被证实为适用性最广的方法。多中心线法(Multi-centreline)、矩形盒法(Rectangle box)与曲线盒法构成内部一致性最高的群组,而GTT与该群组呈中度偏离。中心线法(Centreline)与其余所有方法偏离最强,不适用于短期分析。峡湾走向约15°的变化导致2016–2022年六年间矩形盒法较曲线盒法累计少估退缩约330 m,证实直线型方法仅适用于低弯曲度峡湾。峡湾深度与涌动相位(surge phase)可能是环境信号的关键调制因子:深水海洋终止型前端与海表温度(Sea Surface Temperature, SST)及径流(runoff)关联最强,浅水峡湾及近末端受限水循环削弱海洋印记。陆地终止型段退缩速率约为海洋型的1/3.4,且与环境变量无显著年相关。末端记录约束了帕埃尔布林(1993–1995年,~280 m)、韦斯特雷托雷尔布林(2008–2013年,~170 m)和雷谢什布林(2018–2020年,~660 m)涌动相关前端前进的时序与幅度。
研究背景方面,北极放大效应(Arctic Amplification)使北极升温达全球均值近四倍,斯瓦尔巴群岛升温更为剧烈,其约60%冰川面积为海洋终止型,退缩受大气与海洋因子共同调控。该区域多达90%冰川属涌动型(surge-type),内部动力过程掩盖环境驱动信号,且既往研究多聚焦单个流域或单一溢出冰川,缺乏对同一冰原系统多溢出冰川的综合性比较;同时末端变化量化方法多样,方法选择是否系统性影响估计值尚无定论。为此,研究人员选取共享积累区、接受同一区域气候强迫但动态状态与终止水深各异的阿蒙森冰原冰川系统(AGS),开展方法比选与1975–2022年末端变化及环境关联研究,论文发表于《Remote Sensing》。
关键技术方法上,研究人员基于1975–2022年多源卫星影像(Landsat-2、Sentinel-2等,EPSG 32633坐标系下人工配准与手动数字化)获取奥斯特雷托雷尔布林冰川572个月度末端区间,并行应用五种方法:中心线法、矩形盒法、曲线盒法、多中心线法及GTT工具箱(点对面矢量连接,无需预设中心线与固定盒宽),以Pearson相关、MAE(平均绝对误差)评估方法一致性;随后以GTT统一处理AGS四溢出冰川共1300条末端轮廓。环境侧采用CryoGrid模型耦合CARRA再分析估算1991–2021年冰川径流(m w.e.),SST取自Copernicus日产品(0.05°重采样至1.5×1.5 km),海冰(Sea Ice, SI)浓度取自挪威冰服务局日冰图,水深取自挪威测绘局与多波束测深;统计上分年/月尺度做Pearson相关与多变量R2,并对涌动期/静默期拆分,辅以去趋势、季节异常、偏相关与自相关校正敏感性检验。
研究结果部分,3.1节方法比选表明:五法长期退缩趋势一致但累计量差达739 m;矩形盒、曲线盒、多中心线法组内相关r=0.96–0.99,GTT与之r=0.91–0.93,中心线法偏离最强(r≈0.82,σ=39.44 m),GTT变异最低(σ=24.93 m);2016年后奥斯特雷托雷尔布林西段解体致峡湾转向~15°,矩形盒较曲线盒累计低估~330 m,证实GTT适周月频复杂几何、曲线盒适长序列。3.2–3.3节AGS末端处理显示四冰川全期净退缩,奥斯特雷托雷尔布林(非涌动)持续后退,其余三者在1993–1995、2008–2013、2018–2020等时段出现涌动前进;年相关中奥斯特雷托雷尔布林与SST最强(r显著),帕埃尔布林次之,韦斯特雷托雷尔布林不显著,多变量R2奥斯特雷托雷尔布林>0.5、帕埃尔布林~0.3;月相关在静默期SST信号最稳健(偏相关r=-0.30~?0.36)。3.4–3.5节环境数据刻画AGS年均径流1.35 m w.e.,SST多年均值-0.3~0.5 °C,SI浓度0.4–0.6,Recherchebreen前端SST极低且受泻湖阻隔。4.4节陆/海终止分段显示:奥斯特雷与韦斯特雷托雷尔布林陆地段退缩速率为海洋段1/3.4,东西陆段不对称达4.8–7.6倍,西段受岩溶热水(Austre)与冰碛湖(Vestre)局部加速;海洋段仅与SST/径流显著相关,陆地段无年相关。
讨论部分指出,方法学上矩形盒仅适低弯度峡湾,中心线法仅适十年以上趋势检测,GTT虽周月最优但对长间隔正弦湾有聚合偏差;环境驱动上海洋深水前端因潜没面增大、羽流环流增强而对SST与径流敏感,浅水与受限环流(如Recherchebreen泻湖屏障)削弱海洋信号,涌动期内部动力可压制或(如Vestre推进入深水后)放大环境关联;陆海差异源于前端消融(submarine melt+calving)主导海段、表面消融与摩擦滑动主导陆段。结论部分翻译如下:曲线盒法与GTT为最广义适用方法,前者宜长序列、后者宜周月频变宽前端;中心线法仅适长期趋势且禁用于非对称潮汐末端短期分析;矩形盒在低弯度峡湾可靠,但奥斯特雷托雷尔布林2016年西段解体后~15°转向致其至2022年累计少估~330 m。1975–2022年AGS四溢出冰川均退缩,环境信号强度由峡湾深度与涌动相位调制:深水前端与SST、径流最相关,浅水与受限环流限制海洋信号传递;涌动期内部动力抑制或(如Vestre入深水后)增强相关。陆地终止段退缩速率为海洋段1/3.4,东西不对称达4.8–7.6倍,分别归因岩溶热水与冰碛湖。末端记录将帕埃尔布林1993.2–1995.7前进~280 m、韦斯特雷托雷尔布林2008.3–2013.2前进~170 m(滞后响应H?gstebreen 1990s涌动及Profilbreen 2007涌动)、雷谢什布林2018.9–2020.2宽均前进~660 m(低于中心线法~1200 m报道,属方法差异)约束至更精时序。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号