近日，遙感科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室程潔教授團(tuán)隊(duì)在靜止星云天地表下行長波輻射(SLDR)估算領(lǐng)域取得了重要突破。該團(tuán)隊(duì)發(fā)展了針對新一代國產(chǎn)靜止衛(wèi)星風(fēng)云四號A星搭載的先進(jìn)的靜止軌道輻射成像儀（FY-4A/AGRI）的云底高度反演方法，利用云底溫度驅(qū)動的單層云模型，成功估算了FY-4A/AGRI云天SLDR。該研究成果已發(fā)表在遙感領(lǐng)域國際頂級期刊《Remote Sensing of Environment》上，并用于生成FY-4A/AGRI SLDR產(chǎn)品，不僅填補(bǔ)了風(fēng)云四號衛(wèi)星云天SLDR產(chǎn)品的空白，還為全球和區(qū)域能量平衡及氣候變化監(jiān)測提供了更加精確的遙感數(shù)據(jù)支持。

       SLDR作為地表輻射收支的重要組成部分，是眾多陸地表面、水文和氣候模型中不可或缺的輸入?yún)?shù)，以及監(jiān)測溫室氣體變化對溫室效應(yīng)影響的最有前景的指標(biāo)之一。因此，準(zhǔn)確估算SLDR尤為重要。然而，盡管AGRI具備高時空分辨率，目前尚未提供云天SLDR數(shù)據(jù)或云微物理屬性數(shù)據(jù)集，這使得傳統(tǒng)依賴云微物理屬性反演云厚以估算云底高度的方法難以實(shí)施，進(jìn)而無法通過基于云底溫度來估算云天SLDR。此外，基于云微物理屬性的方法大多無法在夜間實(shí)現(xiàn)SLDR的估算。

       為了解決上述問題，該研究構(gòu)建了一個綜合框架。該框架結(jié)合多源數(shù)據(jù)，采用先進(jìn)的Light Gradient Boosting Machine（LightGBM）技術(shù)實(shí)現(xiàn)全天時云底高度的反演（圖1），并通過大氣溫度廓線計(jì)算云底溫度，進(jìn)而構(gòu)建了一個精確且具有高度泛化能力的單層云估算模型，實(shí)現(xiàn)了AGRI全天時SLDR的估算（圖2），有效克服了傳統(tǒng)基于云光學(xué)屬性方法在夜間SLDR估算中的局限性。驗(yàn)證結(jié)果顯示，該框架在不同云層類型、海拔和地表類型條件下展現(xiàn)出卓越的魯棒性和適用性，相較現(xiàn)有主流SLDR產(chǎn)品，其估算精度顯著提高。

圖1 使用CALIOP CBH作為真值估算AGRI全天時CBH的訓(xùn)練和驗(yàn)證結(jié)果：(a)和(b)為白天，(c)和(d)為晚上

圖2. 基于單層云模型框架估算AGRI全天時SLDR的驗(yàn)證結(jié)果

論文鏈接：An integrated framework for estimating the hourly all-time cloudy-sky surface long-wave downward radiation for Fengyun-4A/AGRI - ScienceDirect