近日，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（空天院）遙感科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員胡斯勒圖和石崇團(tuán)隊(duì)對外發(fā)布地表太陽輻射近實(shí)時遙感監(jiān)測系統(tǒng)及高時空分辨率產(chǎn)品，這是我國構(gòu)建的國際最高精度地表太陽輻射監(jiān)測系統(tǒng)。成果一經(jīng)推出，受到廣泛的關(guān)注，相關(guān)工作于12月2被中央電視臺《新聞聯(lián)播》節(jié)目報(bào)道。

圖1-新聞聯(lián)播報(bào)道

        地表太陽輻射是指地球表面接收到的太陽輻射組分（包括紫外線、可見光和紅外線等不同波長的電磁輻射）的總稱，是驅(qū)動地球系統(tǒng)多圈層過程變化的基本能量來源。衛(wèi)星遙感技術(shù)具有數(shù)據(jù)連續(xù)性強(qiáng)、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，是監(jiān)測地表太陽輻射變化的最有效手段之一。

圖2-地表太陽輻射組分（短波輻射、光合有效輻射、紫外線A輻射、紫外線B輻射）的總輻射、直射及散射分量的空間分布

        胡斯勒圖介紹說，傳統(tǒng)的地表太陽輻射遙感數(shù)據(jù)存在一系列缺陷，如時空分辨率不足、缺乏太陽輻射組分信息、難以區(qū)分太陽光傳輸方向的直射及散射分量等，很大程度上制約了太陽輻射在農(nóng)業(yè)、生態(tài)、可再生能源、氣象等領(lǐng)域的精細(xì)化監(jiān)測與應(yīng)用。近年來，隨著衛(wèi)星探測技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是以國產(chǎn)風(fēng)云四號為代表的新一代靜止衛(wèi)星的問世，因其衛(wèi)星傳感器多光譜、高時空分辨率的觀測優(yōu)勢，為地表太陽輻射的精細(xì)化、近實(shí)時監(jiān)測提供了新的機(jī)遇。

        胡斯勒圖指出，云及氣溶膠是影響地表太陽輻射的重要因素，該研究團(tuán)隊(duì)通過近十年的努力，攻克了大氣不同類型云和氣溶膠粒子光散射計(jì)算理論和技術(shù)難題，綜合考慮大氣氣體吸收、冰雪覆蓋區(qū)地表反射等影響，發(fā)展了物理模型和人工智能模型相結(jié)合的新技術(shù)，研發(fā)了亞太地區(qū)太陽輻射近實(shí)時遙感監(jiān)測系統(tǒng)，并利用我國風(fēng)云四號和日本氣象局葵花8/9號靜止氣象衛(wèi)星觀測資料構(gòu)建了高時空分辨率遙感產(chǎn)品集，空間分辨率為1至5千米，觀測頻率為10至15分鐘，實(shí)現(xiàn)了高精度、高頻次、精細(xì)化、近實(shí)時的地表太陽輻射監(jiān)測能力。 

圖3-葵花8和風(fēng)云4A衛(wèi)星資料估算的太陽輻射空間分布以及衛(wèi)星觀測重合區(qū)的散點(diǎn)對比

       石崇表示，太陽輻射近實(shí)時遙感監(jiān)測系統(tǒng)可以提供12種地表太陽輻射數(shù)據(jù)產(chǎn)品，包括太陽短波輻射、光合有效輻射、紫外線A輻射、紫外線B輻射以及每個輻射組分的總輻射、直射及散射分量。相比國際同類衛(wèi)星遙感產(chǎn)品或再分析資料，該產(chǎn)品在時空分辨率及精度方面均取得顯著提升，特別是在監(jiān)測冰雪覆蓋區(qū)和云下太陽輻射快速變化區(qū)，如青藏高原地區(qū)，優(yōu)勢尤為明顯。

圖4-青藏高原地表太陽輻射遙感監(jiān)測結(jié)果優(yōu)于同類產(chǎn)品

        該成果由研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心、國家衛(wèi)星氣象中心、中山大學(xué)、中國氣象科學(xué)研究院、日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)、日本東海大學(xué)、英國氣象局等國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)完成，并在大氣科學(xué)領(lǐng)域頂級期刊、美國氣象學(xué)會旗艦雜志《美國氣象學(xué)會公報(bào)》（BAMS）發(fā)表題為“基于葵花8/9及風(fēng)云四衛(wèi)星系列的地表太陽輻射組分遙感”的學(xué)術(shù)論文。地表太陽輻射近實(shí)時遙感監(jiān)測系統(tǒng)及遙感產(chǎn)品在團(tuán)隊(duì)開發(fā)的云遙感、大氣輻射和再生能源（CARE）網(wǎng)站（http://www.wtbn.cn/care_zh/）發(fā)布共享。

圖5-2023年11月30日的高時空分辨率地表太陽輻射監(jiān)測產(chǎn)品

       研究得到了第二次青藏高原綜合科學(xué)考察及國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目支持，以及中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心等數(shù)據(jù)支持。

成果論文：

Letu, H.*, Ma, R., Nakajima, T.Y., Shi, C.*, Hashimoto, M., Nagao, T.M., Baran, A.J., Nakajima, T., Xu, J., Wang, T.X., Tana, G., Bilige, S., Shang, H.Z., Chen, L.F., Ji, D.B., Lei, Y.H., Wei, L.S., Zhang, P., Li, J., Li, L., Zheng, Y., Khatri, P., Shi, J.C., Surface Solar Radiation Compositions Observed from Himawari-8/9 and Fengyun-4 Series. Bulletin of the American Meteorological Society, 104, E1772-E1789, 2023.

原文連接：https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/104/10/BAMS-D-22-0154.1.xml

發(fā)布鏈接：

[1]地表太陽輻射組分近實(shí)時遙感監(jiān)測系統(tǒng)：http://www.wtbn.cn/care_zh/cp/jcxt/swr/

[2] CARE網(wǎng)站：http://www.wtbn.cn/care_zh/