应台湾“中央”研究院地球科学研究所赵丰特聘研究员的邀请，经学校领导和上级主管部门的批准，环境科学与旅游管理学院测绘工程专业讲师高春春于2017年8月1日至2019年7月8日赴台北参加了为期2年的博士后研究工作。博士后研究期间出访人与赵丰老师合作，主要围绕“南极地区冰川、冰下湖、海冰以及海洋环流等地球物理环境变化与监测”的研究方向进行科研攻关，取得了丰硕的科研成果。同时借助于“中央”研究院这一国际化学术平台，出访人能够便利了解到世界最前沿的科技发展动态，提升了出访人的国际化视野以及相关学科的学术水平和科研攻关能力。另外出访人在台湾访学期间也加强了与台湾大学、台湾“中央”大学、台湾交通大学、台湾成功大学等台湾一流大学的地学同行进行学术交流和沟通，为今后进一步的合作和发展打下良好的基础。总之，这次博士后出访圆满完成了既定任务，取得了预期的成果，现将具体情况报告如下：

一、 博士后研究计划进展情况

出访人在台湾访学期间主要针对本人主持的国家自然科学基金青年项目（41604009）、校级博士启动基金（ZX2017022）以及本人参与的国家重大科学研发计划（2012CB95770）、国家自然科学基金面上项目（41876219）和台湾科技部科技研发与管理计划（MOST-106-2811-M-001–038）等科研项目进行研究攻关，这些研究项目主要涉及到卫星重力探测技术（GRACE）、卫星测高技术和全球定位技术（GPS）等多源卫星大地测量技术的理论和方法，以及地球粘弹性分离理论和非线性最小二乘法等地球物理和数学解算方面的理论和方法，涵盖了大地测量、地球物理、冰冻圈、数值计算等多方面的学科交叉。出访人围绕上述科研项目进行科研攻关，2年来主要在卫星重力和卫星激光测高观测数据处理和有效信息提取技术以及南极冰川均衡调整（GIA）信号分离技术研究方面达到了国内外同行先进水平， 并取得了一些重要的研究成果，概述如下：

（1）创新卫星时变重力场理论及其应用处理技术： 提出时变重力场空间集中谱方法的概念，提出并实现了卫星重力时变有效信息提取新技术。 由于卫星重力技术本身的特点，决定了所获得的卫星重力资料高频部分信息受到噪声污染， 要将之用于极地冰体质量平衡估计，关键在于要从卫星重力资料中，有效提取与冰雪质量变化有关的重力变化信息。我们研究提出的“Slepian空间谱集中法”、 “Slepian空域反演法”等处理方案，很好地解决了这些问题。（2）改进卫星测高时变高程信息提取技术： 卫星测高资料也存在噪声污染问题，选择合适的数据处理方法，去除噪声影响，可更有效地提取冰雪覆盖表面高度变化信息， 这对于整个极地冰体质量平衡的研究，显得特别的重要。我们改进了常规的卫星测高数据处理方法，获得了更多的有用信息，实际解算高度变化的精度好于厘米。（3）提出卫星资料融合处理新思想和方案： 根据几何和物理两个途径推算的冰体质量平衡，其来源数据性质不同、精度不同、分辨率不同，要获得可靠的结果，必须考虑如何充分地利用这些数据使之有机地结合。基于GIA粘弹性分离技术，我们研究设计了非线性的最小二乘反演方案，提出了卫星测高、卫星重力以及地面GPS资料的动态同化系统框架和实现GIA分离的方案。

以上研究成果主要以学术论文和学术报告的形式进行展现，所有成果均将南阳师范学院作为第一署名单位，截至目前，2年间以第一作者或通讯作者共发表SCI/EI论文3篇，参与申请到国家自然科学基金面上项目1项，另有多篇合作作者论文和待审或待投论文。目录如下：

[1] 高春春，陆洋，史红岭，张子占，徐长仪，谭冰. 基于GRACE RL06数据监测和分析南极冰盖27个流域质量变化. 地球物理学报, 2019, 62(3): 864-882. (SCI&EI)

[2] Gao, C., Lu, Y., Zhang, Z., & Shi, H. A Joint Inversion Estimate of Antarctic Ice Sheet Mass Balance Using Multi-Geodetic Data Sets. Remote Sensing, 2019, 11(6). https://doi.org/10.3390/rs11060653. (SCI 二区)

[3] 谭冰，高春春*，陆洋，卢鹏，李志军．南极威德尔海西北区域冬季海冰底面的龙骨形态．武汉大学学报(信息科学版). https://doi.org/10.13203/j.whugis20190204. (EI；通讯作者)

[4] 姜永涛, 高春春, 王丽美, 郭广猛, 张子月. 中国西部区域GRACE卫星重力变化. 测绘科学, 2019, 44 (07): 82-87. (二级学术期刊)

[5] 刘金钊，王岩，高春春，李永昆，王勇. 航空重力梯度的模拟退火参数反演. 测绘科学, 2018, 43(08): 7-13. (二级学术期刊)

[6] Gao, C., Chao, B.F., Variations of Subpolar Ocean Gyres Observed by the GRACE Time-Variable Gravity: Antarctic Ross/Weddell and Arctic Beaufort Gyres, Journal of Geophysical Research: Oceans (待审)

[7] Chao,B.F., Gao, C., On recoverability of Earth’s geocenter in GRACE-observed gravity field, Journal of Geophysical Research: Solid Earth (待投)

[8] 国家自然科学基金面上项目，41876219，极地海冰表面和底面形态相关性及其对冰厚反演的影响研究，主要参与人，2019/01-2022/12;

[9] 2019 Taiwan Geosciences Assembly，May 2019，Taipei. （Oral：Variations of the Ross and Weddell Gyre in Southern Ocean Revealed by GRACE）

[10] 2018年台湾测地学会年会, 2018年8月, 宜兰。（口头报告：联合多源大地测量数据联合反演南极冰盖质量平衡）

[11] AOGS 15th Annual Meeting, June 2018, Honolulu, USA. (Poster: A Joint Inversion Estimate of Antarctic Ice Sheet Mass Balance Using Multi-Geodetic Data Sets)

[12] 2017年台湾测地学会年会, 2017年8月, 南投。（口头报告：联合卫星重力、卫星测高和GPS技术监测南极冰盖质量平衡）

[13] 台湾交通大学土木工程学院研究生讲课，2018年5月，新竹。（口头报告：Detection and analysis of Antarctic ice sheet (AIS) mass balance using multi-geodetic data sets）

二、 博士后研究成果对相关学科研究和发展的促进作用

博士后期间关于卫星重力、卫星测高和GPS等大地测量遥感技术资料处理的研究成果，将在以下这些方面起重要作用：全球及南极地区地表物质（冰川）质量迁移和交换的规律与模型；全球海域海平面变化等环境变化的定量结果；重力场变化与南极冰盖的动力环境及动力过程的关系等研究。有助于研究探测全球变暖环境下独特的气候学驱动进程（如海洋、陆地水和雪、冰盖及其与大气之间的质量交换过程）和地球内部动力学驱动过程（如板块构造、垂直升降、岩石圈俯冲、火山及地震导致的变形和运动），为全球环境变化提供实测性、基础性、战略性、前瞻性的重要科学数据和依据。

（1）南极冰质量平衡和海平面变化：南极地区的冰层质量平衡变化对全球海平面变化占有重要的地位。迄今为止，我们还不能准确预测质量和海平面变化，我们目前的理解、观测能力亟待提高。新的重力卫星、卫星测高在很大程度上减少质量平衡估计的不确定性，并将提高对未来海平面变化的模拟、预报能力。海平面变化是海水密度和海水总质量变化的结果，海水总质量变化主要是由海洋和陆地的水交换引起的。陆地上冰层质量是陆地水储量最主要的组成部分，为了能更好的预测未来海平面变化，有必要对目前的陆地冰质量变化做更深入的了解和量化。

（2）南极地区冰层及GIA的数值模式：当前大范围的三维热对流模型对冰层流动及其形态进行模拟。模型包括冰架、底部滑移、粘弹性岩床的动态调整。以冰质量平衡、表面温度、海平面变化作为边界条件，岩床高程、表面质量平衡作为模型输入，以得到三维速度场、冰厚度分布、冰内部的温度分布、冰层的空间范围等等。

（3）卫星重力和卫星测高在极区观测中的应用：多年的冰盖质量变化与大气、洋流的变化存在较强的关系，洋流与区域海平面变化有关，而区域海平面变化与海冰厚度变化和由于海洋物质运动引起的重力场变化都有直接关系。把海洋模型和重力场数据进行联合分析，才能更好地解释冰盖质量变化的复杂动力过程及其对地球重力场的影响。参考新的大地水准面模型建立适合南极和北极区域的一种包括海面动力地形和海冰特征的模型，模型要具有反映区域性、年际变化等特征，还要可以同化测高和GRACE等卫星数据，这样有可能完全解释洋流、海面高和海冰厚度之间的相互作用过程。

三、 对今后教学和科研工作的帮助和启示

（1）研究工作的帮助和启示：通过台湾的两年学习，在综合利用多源大地测雷技术监测和描述南极冰盖GIA以及质量变化方面，开展了一些探索性的研究工作，积累了大量的学术经验，但过去侧重点还是在于GIA的研究，还需要进一步扩展，比如重力变化与冰雪质量变化的转换涉及到粒雪密度问题等等，有待开展更加深入研究。进一步开展的课题研究可以归纳为以下几个方面：①极地冰质量变化与全球海平面变化：研究极地冰质量增融变化与全球海水质量运移（重新分布）的关系，海水质量运移与全球海平面变化关系。②极区物理海洋环境变化：研究利用卫星大地测量技术监测极区海平面变化、洋流场、海冰等物理海洋环境参量的变化的关键技术，研究极区冰体增融变化对极区海平面、洋流变化的影响，为定性（量）评估全球气候变化对极区环境的影响以及极区环境变化对全球气候变化的反馈提供重要依据。③极区地球重力场精细四维结构：研究联合卫星重力（如GOCE、 GRACE卫星）、卫星测高（ICESat、 Cryosat-2）、航空重力测量、地面重力测量等资料精化南北极地球重力场的关键技术，构造高分辨率、高精度极区重力场模型，为研究极区深部地球物理过程特征、物理海洋过程等提供基础物理场。

（2）教学工作的帮助和启示：台湾学习期间聆听了大量的学术讲座和教学，深刻体会到台湾学者和教师在教学方法和语言组织上具有生动活泼、幽默诙谐的特点，教学组织上更加积极和主动，师生互动更加频繁。这些所见所闻都有助于提升本人今后教学上的组织和管理能力，另外也可以邀请知名的台湾学者来我校进行交流和互相学习，从而相互学习，促进两岸师生的交流。

（3）合作交流的帮助和启示：台湾地区的高等教育资源非常丰富，但是随着近二十年来，台湾少子化严重，台湾高等教育学生已经逐年减少，而大陆仍有很多学生并不能接受高等教育，因此随着未来两岸关系缓和，那么两岸教育合作势必会快速发展。博士后研究期间建立起来的与台湾知名大学和研究机构的关系，将有助于我校未来进行高等教育合作。