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基于双粗糙界面数值仿真模型的机载雷达山岳冰川介电虚部反演

沙子意 朱迪 白东锦 徐国庆 马剑英 刘天澳

沙子意, 朱迪, 白东锦, 徐国庆, 马剑英, 刘天澳. 基于双粗糙界面数值仿真模型的机载雷达山岳冰川介电虚部反演[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2025-0052
引用本文: 沙子意, 朱迪, 白东锦, 徐国庆, 马剑英, 刘天澳. 基于双粗糙界面数值仿真模型的机载雷达山岳冰川介电虚部反演[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2025-0052
Retrieval of the Imaginary Dielectric Constant in Mountain Glaciers Using Airborne Radar and the Dual Rough Interface Numerical Simulation Model[J]. Chinese Journal of Space Science. doi: 10.11728/cjss2025-0052
Citation: Retrieval of the Imaginary Dielectric Constant in Mountain Glaciers Using Airborne Radar and the Dual Rough Interface Numerical Simulation Model[J]. Chinese Journal of Space Science. doi: 10.11728/cjss2025-0052

基于双粗糙界面数值仿真模型的机载雷达山岳冰川介电虚部反演

doi: 10.11728/cjss2025-0052
基金项目: 高分辨率极区冰冻圈主被动微波探测技术(2021YFB3900100)

Retrieval of the Imaginary Dielectric Constant in Mountain Glaciers Using Airborne Radar and the Dual Rough Interface Numerical Simulation Model

  • 摘要: 冰川作为全球气候变化的关键指示体和重要的淡水资源,针对其多物理参数的精准获取对全球气候变化研究和生态保护、水资源规划具有重要意义。我国冰川主要为分布于高海拔地区的山岳冰川,受恶劣环境与复杂地形的制约,传统就位探测方法无法实现冰川内部参数的大面积连续监测;星载冰川透视探测又面临分辨率制约和山岳冰川复杂地面杂波的干扰,至今仍无业务化应用。机载雷达有着良好的空间分辨率与灵活的探测方式,已成为冰川监测和研究的重要技术手段。但在机载山岳冰川探测中,依然面临冰表起伏和冰底复杂地形的影响:冰表起伏地形导致的散射杂波会干扰雷达信号解译与关键参数的精确反演;复杂的冰底结构与冰表地形引起的散射损耗与冰内介电损耗相互耦合,导致无法准确反演冰川的介电常数。为此,本研究结合机载超宽带雷达山岳冰川探测数据与伪谱时域(Pseudo-spectral Time Domain, PSTD)数值模拟方法,构建冰表-冰底双界面地形与介电参数的耦合模型,通过二维伪谱时域电磁仿真揭示地形散射-冰介电损耗的互作用机制,提出基于动态范围分析的实测区域冰层介电常数虚部值的反演方法。针对老虎沟12号冰川实测数据,通过迭代优化将虚部估计值收敛至6.0×10⁻⁴,其动态范围与实测均值差异为0.61%,虚部估计值与理论均值的相对误差为21%。仿真结果与理论模型的交叉验证表明,该方法通过解耦地形起伏与介电参数的协同干扰,可有效提升复杂地形区冰川介电参数反演精度,为冰川内部介电特性研究提供解决方案。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-04-08
  • 录用日期:  2025-05-19
  • 修回日期:  2025-05-09
  • 网络出版日期:  2025-07-02

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