Einfluss des saisonalen Gefrier-/Auftauzyklus auf die Genauigkeit der SAR-Extraktion von Gletscherseen am Beispiel von Gongcuo und Langcuo

WU Renzhe ,  

LIU Guoxiang ,  

CAI Jiaxin ,  

摘要

Vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung nimmt das Risiko von Ausbrüchen durch die Ausdehnung von Gletscherseen zu. Eine kontinuierliche und präzise Überwachung von Gletscherseen ist daher entscheidend für die Katastrophenvorsorge. Heutzutage wird die synthetische Aperturradartechnik (SAR) aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile wie Rund-um-die-Uhr-Betrieb, Wetterunabhängigkeit und Durchdringung von Wolken und Nebel weit verbreitet in der Forschung zu Gletscherseen in komplexen Bergregionen eingesetzt; ihre hohe zeitliche Auflösung ermöglicht die Erfassung saisonaler dynamischer Veränderungen der Gletscherseen. Allerdings wurden die durch saisonales Gefrieren und Auftauen verursachten Erkennungsfehler der SAR-Hinterstreuungseigenschaften bisher nicht ausreichend untersucht, was die Genauigkeit der SAR-basierten Extraktion von Gletscherseen einschränkt. Diese Studie verwendet die Gebiete Gongcuo und Langcuo als Untersuchungsregionen, kombiniert Sentinel-1 SAR-Daten mit multiquellenoptischen Bildern, analysiert die Flächenänderungen der beiden Seen im Jahr 2020 und untersucht den Reaktionsmechanismus der SAR-Eigenschaften auf den Gefrier-/Auftauprozess. Die Ergebnisse zeigen, dass Langcuo seltener saisonal vereist ist und die aus optischen und SAR-Bildern extrahierten Seeflächen im Wesentlichen übereinstimmen; Gongcuo weist deutliche saisonale Gefrier-/Auftauunterschiede auf, wobei die Flächen aus SAR-Bildern zwischen 1,85 und 2,65 km² schwanken, während die Flächen aus optischen Bildern stabil bei 2,6 bis 2,8 km² liegen. Eine weitere Kombination der SAR-Intensität und interferometrischen Kohärenzanalyse ergab, dass Gongcuo von November bis März relativ stabiles See-Eis aufweist, was die Hauptursache für die Unterschiede bei der Extraktion der Gletscherseen zwischen SAR- und optischen Bildern ist. Basierend auf dieser Erkenntnis analysierte die Studie die SAR-Intensitäts- und Kohärenzeigenschaften in verschiedenen Zuständen und verwendete eine empirische Schwelle zur effektiven Trennung von Wasserflächen und See-Eis. Die Überwachungsergebnisse von Gongcuo und Langcuo lassen vorläufig darauf schließen, dass SAR-Bilder besser für die Überwachung von eisfreien Gletscherseen in der warmen Jahreszeit oder für Gletscherseen ohne ausgeprägten saisonalen Gefrier-/Auftauzyklus geeignet sind; gleichzeitig kann die Kombination von SAR-Intensität und interferometrischer Kohärenz eine effektive Grundlage für die Identifikation von stabilem See-Eis bieten.

关键词

Gletscherseen; Flächenentwicklung; synthetisches Aperturradar; Rückstreuintensität; Polarisationsmerkmale; interferometrische Kohärenz; stabile Eisdetektion

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