成大研發快訊 - 文摘 成大研發快訊 第十九卷 第二期 - 2011年七月一日 [ http://research.ncku.edu.tw/re/articles/c/20110701/3.html ]
應用福衛二號高時空分辨率遙測影像觀測冰川與冰架動
態變化
劉正千
國立成功大學地球動力系統中心 [email protected]本
四年期計畫目標在應用福爾摩沙二號衛星高時空解析度的特性，去觀察極區 重大冰川與冰架的變化。從2006到2010的計畫執行期間，一共發表了19篇SCI論 文。其中4篇發表在排名前5％的頂級期刊；3篇發表在排名前10％的優良期刊。在 執行計畫期間，國家太空中心測試福衛二號獲取極區影像能力。由其高時間解析度 日再訪軌道的特性，可在適當的天候狀態下監測極區邊緣冰區(圖一) (Liu et al., 2008)。多達十天連續影像證實福衛二號確實能追蹤到海冰的快速變化(Liu et al., 2009)。此外，在南極工作站影像獲取上，福衛二號也取得如圖二所示，解析度高達 兩米之南極工作站彩色融合影像。這也是人類由太空第一次取得南極點如此高解析度的彩色影像。這證實 福衛二號為提供觀測表面特徵極佳的工具。冰河的退卻影響其流速、後端冰原的質量平衡、以及海水面上 升的程度(圖三)。此組影像位於格陵蘭東南邊之海爾漢冰河。利用福衛二號產生高層(水平空間解析度約2 米；垂直高度精度約15米)，可提供觀察更確切質量的數據。在南極威爾金冰架2008年崩解事件中，福衛二 號也提供美國冰雪中心高解析度影像，(Scambos et al., 2009)。此影像提供建立解釋威爾金冰架崩解模型不 可或缺的解析度(圖四)。此外，在2008年沃德亨特三次崩解事件中，福衛二號更發揮高時空解析度特性， 取得多達17幅影像。其中6幅明顯可追蹤出海冰-冰架的變化、裂隙產生、以及融池變化的關係(圖五)。並 且也透過高解析度的地表變化，提取出冰架之厚度資訊(圖六)，這對了解海冰退卻、海流分布、水力壓裂 (hydro-fracture)機制以及與冰架之時空關係，提供重要的資訊。 1 of 4成大研發快訊 - 文摘
Fig. 1. 福衛二號拍攝知阿勒特(Alert, Ellesmere Island, the Canadian high Arctic)極區邊緣冰區連續影像(Liu et
al., 2009)。 (a) 2006/3/24; (b) 2006/3/25; (c) 2006/3/26; (d) 2006/3/27; (e) 2006/3/28; (f) 2006/3/29; (g)
2008/3/30; (h) 2008/3/31; (i) 2006/4/1 (j) 2006/4/2。此圖組證實福衛二號有能力監測此快速變遷區域。(Liu et
al., 2009)
Fig. 2. 第一張南極工作站的2米解析度彩色融合光學衛星影像，由台灣控制之福衛二號 (2006/12/16)取得。
P為南極點所在；E為南極工作站(Amundsen-Scott Station)本體 (Liu et al., 2008)。
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Fig. 3. 福衛二號拍攝之格陵蘭海爾漢冰河立體影像範例(此圖之高層已3倍誇張化以呈現細節變化)。崩解的
冰堡(ice berg)和浮冰(ice floe)佈滿海灣。(平面解析度約2公尺;相對高層精確度約15公尺)。比較往年高層影 像可取得高層變化，並計算質量流失。 Fig. 4. 南極威爾金冰架崩解。左為MODIS影像，只能觀測到崩解發生；根據右側之福衛二號影像，可確認 冰堡傾倒(藍色為無氣泡之深層海冰)，並根據冰堡高度(由陰影推測)和寬度(較短邊)，推測在邊緣崩解的受 力情形。由此推測海水造成的壓力促使冰架彎曲，使得表面更容易在融水的作用下產生裂隙，發生崩解。 (Scambos et al., 2009) 3 of 4
成大研發快訊 - 文摘 Fig. 5. 福衛二號拍攝位於北極極區之加拿大艾爾斯密島沃德亨特冰架連續影像( 2008-07-17 ~ 2008-08-18)， 以第二次崩解為例。由20080722影像紅框中可發現裂隙擴張以及融池(melt pond)面積的退卻，揭示融水 (melt water)在崩解的重要性。此外，海冰的退卻與往西與西北移動(以紅色箭頭標示)非常明顯；在 20080727可發現明顯東向移動之浮冰島(ice islands，以黃色箭頭標示)。加上20080818累積的海冰，這顯示 區域性的海流可能與冰架崩解有關。 Fig. 6. 由表層地形變化演算之沃德亨特冰架厚度近似值，可觀察查出冰架底層水流以及潮汐和湧浪對冰架 可能促進冰架底層融解以及表層的裂隙產生。 4 of 4
