中大新聞網(wǎng)訊（通訊員曹寧）日前，中山大學(xué)研究人員與合作者在國(guó)際期刊《Earth System Science Data》發(fā)表南極冰山觀(guān)測(cè)的相關(guān)研究成果，首次構(gòu)建了覆蓋整個(gè)南大洋、兼顧不同尺度冰山的高精度冰山數(shù)據(jù)集，為系統(tǒng)認(rèn)識(shí)冰山-海冰-冰架相互作用提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
文章的通訊作者李騰副教授詳細(xì)闡述了這次南極冰山“建檔”的技術(shù)路線(xiàn)：“我們基于Google Earth Engine平臺(tái)獲取Sentinel-1 SAR鑲嵌影像，覆蓋南緯55°以南的南大洋海域。研究采用增量隨機(jī)森林分類(lèi)與人工校正相結(jié)合的半自動(dòng)方法，提取了面積大于0.04平方公里的冰山，構(gòu)建了2018-2023年每年10月的冰山分布數(shù)據(jù)集?！边@個(gè)數(shù)據(jù)集給每座冰山建立了“身份檔案”，記錄了冰山的地理坐標(biāo)及幾何屬性（面積、周長(zhǎng)、長(zhǎng)軸和短軸），并給出了面積不確定性估計(jì)。在固定密度假設(shè)下，結(jié)合冰山尺寸-質(zhì)量關(guān)系估算了冰山質(zhì)量及其不確定性范圍，最終構(gòu)建了一個(gè)環(huán)南極冰山綜合數(shù)據(jù)集。
圖1 2018-2023年環(huán)南極冰山數(shù)據(jù)集獲取方法流程圖
圖2 示例樣區(qū)冰山識(shí)別結(jié)果
數(shù)據(jù)分析揭示了南極冰山分布的驚人變化。結(jié)果顯示，南極冰山的數(shù)量和總面積存在顯著的年際變化：冰山數(shù)量由2018年的約3.4萬(wàn)個(gè)激增至2021年的約5.1萬(wàn)個(gè)，增幅達(dá)50%；總面積同期由3.8萬(wàn)平方公里增至5.2萬(wàn)平方公里。這些劇烈變化與重大冰架崩解事件密切相關(guān)，并在2022年出現(xiàn)回落。
圖3 2018-2023 年環(huán)南極冰山的空間分布特征及其數(shù)量與面積年際變化
研究期內(nèi)冰山年平均總面積為4.4萬(wàn)平方公里——相當(dāng)于兩個(gè)半北京市的面積，平均總質(zhì)量高達(dá)9千億噸?；跍y(cè)試集樣本的驗(yàn)證結(jié)果表明，本研究采用的增量隨機(jī)森林分類(lèi)方法在準(zhǔn)確率、召回率和F1值上均超過(guò)0.90，顯示出極高的可靠性。與現(xiàn)有冰山產(chǎn)品（包括美國(guó)的BYU/NIC冰山數(shù)據(jù)庫(kù)和法國(guó)的Altiberg數(shù)據(jù)庫(kù)）的對(duì)比表明，該數(shù)據(jù)集在空間分布特征上具有較高一致性，同時(shí)在空間覆蓋范圍、可探測(cè)冰山尺度以及在高海冰密集區(qū)的識(shí)別能力方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。
“這個(gè)數(shù)據(jù)集彌補(bǔ)了以往觀(guān)測(cè)對(duì)小尺度冰山長(zhǎng)期低估的不足，”中山大學(xué)遙感科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)程曉教授表示，“它為研究南極冰山對(duì)南大洋環(huán)境的影響、冰蓋質(zhì)量平衡、冰架崩解機(jī)制以及冰山破碎過(guò)程對(duì)氣候變化的響應(yīng)提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。目前，這套數(shù)據(jù)已經(jīng)開(kāi)放共享?！?/p>
數(shù)據(jù)集鏈接：https://doi.org/10.5281/zenodo.17165466
論文鏈接：https://essd.copernicus.org/articles/18/147/2026/
