【遥感应用】利用遥感技术了解永久冻土层及相关生态特征的机遇:一份研讨会报告(预印本)
来源: http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=18711
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2015-01-05

 

综述

气候变化导致永久冻土层的普遍解冻和退化,这对高纬度地区的基础设施、生态系统和碳循环产生影响。我们需要观测与监测数据掌握永久冻土层变化情况,而且可以输入到永久冻土带预估模型中。永久冻土层研究是一项挑战,因为它处于地表以下,主要发现在偏远地区并且分布区域很广。由国家研究委员会支持成立的特别专家委员会,组织了一个专题研讨会,探索利用遥感技术推进我们对永久冻土层的状态、发展趋势及其变化理解的机会。

这次研讨会的许多讨论集中在利用遥感技术来测量永久冻土层各种各样的属性、过程及其生态特征,以便用于更好地了解永久冻土层及其动力学过程。对永久冻土层相关生态变量的测量数据,提供了一些相关生态特征变化的关键信息,并用于提取永久冻土层条件及过程的信息。一个关于永久冻土层相关生态变量的创新案例,是利用季节性微观地形测量数据的变化来估计永久冻土层中冰的含量。永久冻土层的属性是冻土的固有特征。比如包括冰含量、季节融化的最大深度(距永久冻土层表面的最大深度)以及永久冻土层的温度。目前,利用遥感方法可以观测到的永久冻土层相关生态属性远远超过能够观测到的永久冻土层内在的过程及属性。在专题研讨会期间所讨论的超过60个永久冻土层及其相关的生态属性及过程中,以下各项,如果可能通过遥感来测量的话,是推进永久冻土景观当前状态知识最有影响力的内容:

  • 活动层厚度
  • 地下冰(体积及形态)
  • 雪的特征(范围、水当量、深度、密度、导电性)
  • 地表地形(静态的、宏观及微观)
  • 长期地表沉陷
  • 热岩溶分布
  • 地表水体(包括动力学、再分布)
  • 地质表面形状单元(包括岩石学、基岩)
  • 土壤有机层(厚度、湿度、导电性)
  • 土地覆盖(包括光谱植被指数)
  • 植被的结构与组成
  • 甲烷(通量及浓度)
  • 水气通量
  • 二氧化碳(通量及浓度)
  • 地表温度
  • 地下土壤温度
  • 季节性隆起/沉降
  • 土壤湿度
  • 生物量(地面以上)

 

经过研讨,很明显利用多尺度、多传感器的创新方法,利用地基、机载、星载设施,能够实质性地增进我们永久冻土带景观当前状态的知识,并且,在此过程中,能够提供急需的永久冻土系统地下属性关键信息,确定永久冻土层气候变暖脆弱性。与会者讨论了遥感观测的应用,既从当前及不久将来的传感器方面,也考虑通过协同途径提高应用水平,在不同空间尺度上,允许衍生关键永久冻土层属性的数据产品。先进的技术与算法作为一种利用遥感数据整合野外测量的手段被强调,将改进直接和间接提取永久冻土层的属性,从而建立起一个永久冻土层状况的基线,以此可以对永久冻土层变化和长期趋势进行评估。算法、数据集以及获得的产品最终可能容许数据模型更好地进行同化、初始化、参数化,并因此使永久冻土层模型向更加现实的方向改进,否则则是不可能的。总之,野外测量、遥感得出的属性图以及改进的方法都将提升我们对永久冻土景观状态、及其对气候系统相关的反馈的了解与预测。

(黄铭瑞、青秀玲编译,殷永元审核)