冰冻圈是地球表面对全球气候变化最为敏感的圈层,也是多圈层相互作用的关键纽带。冰冻圈变化是目前全球变化研究的重要内容。与快速变化的北极地区相比,南极冰盖和海冰以往受到的关注相对较少。然而不论是近年来快速减少的南极海冰,还是迅速崩解的南极大型冰架都正受到越来越多人的关注。南极冰盖和海冰消融直接影响着极区物质能量平衡。湿雪的表面反照率低于干雪,从而能够通过吸收更多的太阳辐射进一步的促进融化。冰盖表面融水会渗入和扩大冰裂隙,极端融化甚至会触发冰架的崩解。南极地区自然条件恶劣,实地观测资料极为稀少。此外,极区云量较多,还存在着漫长的极夜,这极大地制约了可见光遥感的应用。合成孔径雷达（SAR）、微波散射计和微波辐射计能够全天时全天候的工作,可以为南极地区提供大范围的观测资料。积雪融化产生的液态水会使雪层介电常数发生突变,微波传感器可以通过亮温或后向散射的变化探测到这些融化信号。但是由于卫星过境时间、传感器成像方式及微波雪层穿透深度等差异,不同微波传感器的积雪融化监测能力随着雪层特性和下垫面的变化而不同。由于缺乏实地观测资料,基于各种传感器的积雪融化监测精度未能得到验证。目前冰盖和海冰表面融化的探测算法通常都是基于一个全局阈值,然而最优的冻融判断阈值往往会由于积雪属性的变化而呈现时空差异。针对上述问题,本文综合比较了SAR、微波散射计和微波辐射计在不同下垫面的积雪融化探测能力。在此认识基础上,本文改进和提出了基于主被动微波传感器的融化探测算法,并分析不同时空尺度的南极冰盖和海冰表面融化变化特征。此外,本研究在缺乏地表观测资料的情况下,评价了不同积雪融化监测产品的相对精度,并融合多源数据的最优观测结果。最后,本文提出了一种基于自适应阈值的冰盖表面融化监测方法。本论文的主要研究内容和结论包括:（1）基于SAR、微波散射计与微波辐射计的冰盖表面融化监测对比研究。研究表明:不同微波传感器在不同下垫面的融化监测中存在各自的优缺点,在蓝冰、裸岩和地形复杂的区域差异尤其明显;多源微波传感器在积雪融化监测中可以进行优势互补。（2）基于SAR的雷达冰川带和干雪线监测。研究表明:夏季融化越剧烈的区域,冬季雷达影像上后向散射越强;不同冰川带（包括干雪带、冻结-浸渗带、湿雪带和裸冰带）的雪粒径、含水量和海拔分布上存在差异,可以由Sentinel-1雷达影像进行提取;南极半岛干雪线（即干雪带和冻结-浸渗带的分界线）海拔随纬度的升高而降低;Larsen C冰架接地区域的剧烈融化与焚风效应有关。（3）基于微波散射计的Amery冰架表面融化监测。研究表明:Amery冰架接地区域表面融化非常剧烈,这是由于该区域分布着大量低反照率的蓝冰和裸岩,有利于表面融化和形成融池;在Amery冰架特殊的地形和地转偏向力的共同作用下,冰架东西两侧下降风风向相反,温暖的海风由Prydz湾吹向冰架东侧,促进表面融化,因此Amery冰架表面融化呈现东侧强西侧弱的空间分布特征。（4）基于微波辐射计的南极地区表面融化监测。研究表明:结合海冰密集度进行像元解混,可以有效的提高海冰表面积雪融化探测精度;南极地区的早期积雪融化开始于9月底,而持续融化开始于11月中旬;南极地区积雪融化呈现明显的纬度地带性,融化始日从边缘海冰向南极内陆逐渐变晚;2002–2017年间南极地区早期积雪融化始日显著变晚(0.68 days yr-1),Ross海和南极冰盖表面融化在变弱;南极海冰和南极冰盖的表面融化皆与夏季南半球环状模（SAM）显著相关,南极冰盖表面融化范围的减小与夏季SAM的增强有着密切联系。（5）多源冰盖表面融化产品的融合。研究表明:基于Categorical Triple Collocation（CTC）可以评价微波散射计、微波辐射计和区域气候模型（RACMO2）所获取的冰盖融化产品的相对精度;微波散射计在南极半岛大部分地区融化监测中表现最好,微波辐射计监测结果在剧烈融化的区域最为可靠,RACMO2模型在微波遥感难以工作的复杂地形区域表现最好;基于融合产品的分析表明1999–2017年间南极半岛表面融化呈现略微变弱的趋势,其中Larsen C冰架表面融化天数显著减少,这与南极半岛附近海域海冰的增加和环流异常导致的气候变冷有关。（6）基于自适应阈值的冰盖表面融化监测。研究表明:小波去噪可以较好地剔除非融化因素导致的后向散射变化;基于Rosin阈值法能够自动获取不同区域不同时段的最佳积雪融化监测阈值;南极半岛的表面融化比前人估算的要更剧烈,尤其是冬季融化;1999–2018年间南极半岛冬季融化呈现出显著增强的趋势(8%yr-1);2015/2016年南极半岛冬季异常剧烈的表面融化可能与南极半岛东侧焚风的增强以及该年的强厄尔尼诺事件有关。上述研究表明南极地区积雪融化存在多尺度影响因子。在小尺度上（几十公里以内）冰盖表面融化的空间分布主要受下垫面特征所主导;在中尺度上（几十公里到几百公里）冰盖表面融化的空间分布主要受局部地形所主导;在大尺度上（几百公里到几千公里）冰盖和海冰积雪融化的时空变化规律主要受环流因子所主导。下一步研究将尝试基于微波遥感数据定量反演融化量,并深入探究海冰-冰盖融化的交互关系。