南极是一个非常特殊的区域,它的陆地面积约占全球陆地总面积的10%,其98%的面积常年被冰雪覆盖。在当前全球气候变暖的趋势下,南极冰盖的物质平衡、快速变化及其稳定性研究对全球海平面预测和海洋温盐环流分析显得尤为重要。探冰雷达(Ice-penetrating radar,IPR)是基于电磁波理论,利用雷达回波来研究冰雪介质特征的地球物理探测方法。由于冰的电导率较低且冰盖良好的成层性与均一性,相较于其它的地球物理探测方法,探冰雷达具有很高的穿透能力和冰川内部层分辨能力,而且兼备采集信息量大与效率高等特点。因此探冰雷达被广泛应用在南北极冰盖的科学考察中,基于探冰雷达数据进行数据的处理以及冰盖结构与温度的研究变得非常有意义。本文基于第32次南极科学考察中获得的东南极机载探冰雷达测线F13R47a高增益数据,开展了以下5个内容的研究:探冰雷达数据的常规处理;雷达正演;变分模态分解(Variational Mode Decomposition,简称VMD)方法在机载探冰雷达数据降噪上的应用;基于机载探冰雷达测线F13R47a高增益数据对冰盖结构的分析;利用机载探冰雷达测线F13R47a高增益数据推算冰盖内部平均温度。对机载探冰雷达数据进行分析解释,仅做预处理是不够的。还需要对其做进一步的常规处理来抑制噪声,以获取更加丰富准确的信息。目前,主要是参考探地雷达数据的处理方法。文中取F13R47a测线预处理后的高增益数据的一小段作为待处理出数据,对其做DC滤波、减平均道、带通滤波和常速度偏移处理。得到了较好的效果,等时层与基岩面都变得更加清晰,为整条测线剖面的解释分析提供了有效的资料。雷达正演是基于麦克斯韦方程组,研究电磁波在介质中传播规律的有效手段,在地质雷达应用与研究中具有非常重要的意义。文中根据冰盖的电学性质建立了两组简单冰盖模型:简单层状冰盖电导率模型与介电常数模型、带简单构造的层状冰盖电导率模型与介电常数模型。再用FDTD方法对其进行正演研究,总结简单冰盖内部结构产生的回波信号特点。VMD是一种新的信号分解估计方法,本文将其引入到探冰雷达数据的降噪中。利用VMD这种自适应和准正交信号的分解方法,将机载雷达数据分解为多个频带限制的准正交固有模式函数(Intrinsic Mode Function,简称IMF)。根据IMF分量中的噪声分布,去除包含噪声的IMF,并重建剩余的IMF。实现了该方法对这类实际冰雷达数据的处理,它有效的去除了数据中的干扰噪声,提高了信噪比,更好的显示出了冰内层信息。结果表明该方法能够非常好的应用于极地探冰雷达数据的降噪处理中,为数据解释、了解冰盖结构提供了更好的基础。相比国外,国内极地科学家对南极冰盖的研究起步较晚,主要的研究方式是基于探冰雷达数据剖面对冰盖结构进行分析解释。本文在介绍冰盖内部等时层的形成原因以及特点之后,便对经过常规处理后机载探冰雷达测线F13R47a的高增益数据剖面进行描述,进行冰盖构造的分析。整个冰盖表面高程从700多米沿着测线方向逐渐增加到3600多米,但冰盖表面的坡度逐步变缓。整条测线的冰盖内部等时层的连续性较好,形态上与基岩面有较好的一致性,不整合面较少,说明冰盖的整体沉积环境较为稳定,受冰流、风蚀等作用的扰动影响较小。基岩面的整体高程变化不大,但是存在局部高程变化较大的隆起和凹陷。南北极冰的流动与温度有关,了解冰盖的温度对认识冰流是非常有帮助的。由于机载探冰雷达发射的电磁波在冰盖中的衰减与冰盖的温度有关,而且较为敏感,所以可以利用探冰雷达数据推算冰盖的平均温度。遗憾的是目前国内还没有人开展这方面的研究。在本文中,利用我国获得的机载探冰雷达数据来推算电磁波在冰盖中的平均衰减率,进一步推算冰盖的平均温度,为南极冰盖温度模型提供了新的约束,也有利于后续的冰流分析。