ICESat激光数据揭示极地冰盖高程变化与分析

"这篇文章主要探讨了利用ICESat(冰川高度全球测高系统)的激光测高数据来确定极地冰盖高程变化的方法。作者对比分析了Shepard方法、连续曲率张力样条法以及Kriging法在处理高程观测值稀疏和缺失区域时的插值效果，并选择了连续曲率张力样条法建立两极冰盖的格网时间序列模型。通过这种方法，文章展示了极地冰盖高程的变化速率分布，并将其与卫星交叉点差异法的结果进行了对比。" ICESat卫星是美国国家航空航天局（NASA）地球观测系统的一部分，自2003年发射以来，用于长期监测极地冰盖的高程变化，以便更好地了解冰盖质量平衡和冰盖对海平面变化的影响。GLAS系统是ICESat的主要仪器，具有高频激光测高能力，能在近圆形轨道上提供高精度的地面高度数据。 文章指出，由于ICESat的轨道特性，如轨道倾角、光束发散角和重复周期，使得它能够覆盖广泛的地理区域，包括南极大陆大部分地区。数据产品由NASA的CGSFC的I-SIPS处理，用户可以从CNSIDC下载并使用专门的软件工具进行分析。 在处理ICESat数据时，文章比较了三种内插方法：Shepard方法、连续曲率张力样条法和Kriging法。Shepard方法是一种基于距离权重的插值方法，适用于处理多点数据；连续曲率张力样条法则考虑了空间连续性和曲率，更适合处理高程变化的连续性问题；而Kriging法是一种统计插值方法，能提供最佳线性无偏估计。在高程观测值稀疏和缺失的情况下，文章选择了连续曲率张力样条法，因为它在保持数据连续性的同时，能够更准确地估算冰盖表面的高程变化。 通过对ICESat数据的分析，文章构建了两极冰盖的格网时间序列模型，揭示了冰盖高程随时间的变化速率。这些结果被用来与卫星交叉点差异法（即通过不同时间的卫星观测点进行差异计算来获取高程变化）得出的数据进行比较，这有助于验证模型的准确性和可靠性。 关键词涵盖了ICESat卫星技术、数字地面模型（DEM）的内插方法、交叉点分析以及冰盖高程变化研究的关键点。这篇文章深入研究了如何有效地利用ICESat数据来监测和理解极地冰盖动态，对于冰川学和气候变化研究具有重要意义。