海冰与冰川探测.doc

使用GPR探测斯堪迪纳维亚半岛北极圈内的冰川与海冰
Pekka Maijala
RadarSoft, Kurjenojantie 8, FIN-96600 Rovaniemi, Finland
******@radarsoft.
John C. Moore
Arctic Centre, University of Lapland, Box 122, FIN-96101 Rovaniemi, Finland
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Sven-Erik Hjelt, Anja Pälli, Anna Sinisalo.
Geophysics Department, University of Oulu, FIN-90570 Oulu, Finland
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孔祥春王超编译
摘要
近期开始了一项新的研究工作,是使用GPR雷达对斯瓦尔巴德群岛、挪威和瑞典的冰川以及波罗的海、格陵兰海和北冰洋的海冰进行探测。我们采用了玛拉公司和GSSI的雷达系统,天线中心频率分别为50MHz和500MHz。50MHz的玛拉天线清楚的探测到冰川的一个基岩返回信号,那里的冰温度接近零度,深度为300米。在多热冰川使用这种用声探测法得到的数据对于研究冰川的内部结构,绘制断层(例如0度下两块水饱和的冰块的边界),以及不含水体的更低温的冰块,有着不可思议的重要作用。子冰河的排水系统已被探测,并且测绘了潜在的巨大的内部水文学断层。在波斯尼亚海湾中含盐度适量的冰上,协同使用了直升机、地面测量与其他的地球物理技术,在两周的时间里对冰的动力学和压力进行了研究。在波罗的海,雷达可以轻松的穿透1-2米厚的普通冰层,但是在冰川相接触的冰脉上,穿透深度要小得多。北极的海水含盐度更高,冰层更厚更古老,而且更佳容易排水,因此我们取得了更多的成功。
关键词:冰河,海冰,北极,波罗的海
介绍
与大多数物质不同,冰对雷达波更透明,而且从50年代,在冰河学中就开始用“深度”穿透雷达来测绘冰河和冰盾之下深度为几千米的基岩(例如,Bogorodsky等,1985)。这些雷达是专门为冰河学设计的,而且需要熟炼的操作和专业的维护。然而现在,新一代的更可靠的地面穿透雷达(GPR)已经用于冰川学研究。这些雷达的穿透深度并不太深。GPR还被应用于研究冰川水流的内部断层(Murry等,1997)。因此,对冰河最上层的永久积雪和冰层的性质的研究受到雷达波速度的限制,雷达波的速度影响着探测深度。
然而,还需要注意其他影响着表面冰层的因素。Shallow或GPR雷达通过找到可推定日期的反射层面来测定积聚速度,这种方法曾用于南极的永久积雪(Forster等,1991)和温带冰川(Holmlund和Richardson,1995;Kohler等,1997)。另外,表面附近的雪、永久积雪和冰的介电性能对于解释SAR卫星图片是很重要的(Rott等,1993)。Sars技术可以监测冰盾的升高和流型,现在它已经成为了冰河学研究的一个重要工具。
雷达波在海冰中的穿透力十分有限,因为海冰中的含盐水吸收雷达波的信号。然而我们认为在含盐度低的波罗的海的海冰上情况会好一点,至少