[发明专利]一种基于ICESat-2数据的海冰密集度估算方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于ICESat‑2数据的海冰密集度估算方法及系统，方法包括：读取ICESat‑2的ATL10原始数据集，得到海冰数据集；根据海冰数据的采集时间划分不同月份的海冰数据集；对于每个月份的海冰数据集，根据海冰数据的经纬度信息，得到各个海冰数据在极地立体投影网格中的格网信息，得到不同格网的海冰数据集；分别计算极地立体投影网格中各个格网的海冰密集度，得到不同月份各个格网的海冰密集度。与现有技术相比，本发明假定格网的海冰密集度等于沿ICESat‑2测高轨迹的海冰密集度，利用ICESat‑2的ATL10原始数据集进行海冰密集度估计，提供了一种新的海冰密集度估算方法，提升了ICESat‑2数据的利用价值，有利于对极地冰盖变化和海冰密集度等进行监测。

技术领域

本发明涉及一种海冰密集度估算方法及系统，尤其是涉及一种基于ICESat-2数据的海冰密集度估算方法及系统。

背景技术

海冰在全球气候系统中起着至关重要的作用，能有效地调节海洋和大气间的能量和动量交换，海冰密集度是研究海冰变化的重要参量，它是指单位区域内海冰覆盖率的百分比。海冰密集度分布图可以为受冰影响水域的航行提供有价值的信息，并用于气候建模，因此监测海冰密集度等相关参数对船舶路径规划、海上天气预报、海洋灾害预警和水资源管理等应用领域都非常重要。传统的海冰密集度估测方法是走航观测法，在进行南北极科学考察时，经过训练的船员按照海冰观测标准目视判断船只所在区域的海冰密集度和冰型等信息，进而判断海冰边界，但是这种方法会受到主观因素的干扰。

随着技术的进步，目前通常采用可见近红外及主被动微波遥感(尤其是被动微波遥感手段)监测海冰密集度。可见近红外监测技术利用可见光遥感进行估测，例如MODIS的可见光和近红外波段数据。但是可见光遥感受云雾和夜晚的影响较大，并且极地区域存在独特的极夜现象，因此该方法只适用于非极夜时期小范围的晴空海域。主动微波遥感监测技术是利用主动微波SAR数据，通过后向散射等参数的不同来区分海水以及不同的冰型。主动微波SAR数据有高分辨率、不受云雾和极夜影响的优势，但是存在重返周期较久、覆盖区域较小以及数据因为商业卫星收费的原因难以获得等问题。被动微波遥感监测技术利用被动微波遥感数据，被动微波遥感数据具有不受云雾和极夜影响的优势，从1978年发射多通道微波扫描辐射计SSMR后就一直有连续的观测数据，并且具有覆盖范围大、重返周期短的优势，因此成为了长时间序列、大尺度研究极地海冰变化的主要数据源。

2018年9月15日，ICESat-2在美国范登堡空军基地成功发射，这标志着星载激光对地连续观测新纪元的开启。ICESat-2的唯一荷载仪器是一部先进地形激光测高仪系统ATLAS(advanced topography laser altimeter system)。ICESat-2与最初的ICESat相比，其搭载的ATLAS使用的是一种低脉冲能量激光，包括6束激光(3个强光束和3个弱光束)，6束激光束分为3对光束(1个强光束与1个弱光束为1对)，强弱光束横跨轨道90m，光束对间的分隔约为3.3km。强光束的段长度为10～200m(平均15m)，弱光束的段长度是0～800m(平均60m)，计算段(segments)的空间分辨率时，加上单个激光足印的大小14m，即强光束平均段长度约30m，弱光束平均段长度约75m。

ICESat-2的ATLAS提供了高精度的海冰相关参数数据，但尚未有研究人员提出基于ICESat-2数据进行海冰密集度估算，如何使用ICESat-2的高精度海冰数据进行海冰密集度估算、提升ICESat-2数据的利用价值成为一个研究点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于ICESat-2数据的海冰密集度估算方法及系统，假定格网的海冰密集度等于沿ICESat-2测高轨迹的海冰密集度，利用ICESat-2的ATL10原始数据集进行海冰密集度估计，提供了一种新的海冰密集度估算方法，为海冰密集度估计提供了新的数据源，提升了ICESat-2数据的利用价值，有利于对极地冰盖变化和海冰密集度等进行监测。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：