近日，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院遙感科學(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)，發(fā)布地表太陽輻射近實(shí)時(shí)遙感監(jiān)測系統(tǒng)及高時(shí)空分辨率產(chǎn)品(CARE)。這是目前我國構(gòu)建的國際最高精度地表太陽輻射監(jiān)測系統(tǒng)，對監(jiān)測和預(yù)估太陽能發(fā)電量、輻射能量平衡、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、人體健康、植被光合作用及固碳等研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
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(dòng)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。
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(shí)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，因衛(wèi)星
傳感器多光譜、高時(shí)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(shí)監(jiān)測提供了新機(jī)遇。
云及
氣溶膠是影響地表太陽輻射的重要因素。該團(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(shí)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(shí)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(shí)的地表太陽輻射監(jiān)測能力。
太陽輻射近實(shí)時(shí)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(gè)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(shí)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)，具有顯著優(yōu)勢。
相關(guān)研究成果以《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》為題，發(fā)表在《美國氣象學(xué)會(huì)公報(bào)》上。研究工作得到第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究和國家杰出青年科學(xué)基金的支持，并獲得中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心等的數(shù)據(jù)支持。該成果由中國科學(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)、英國氣象局等合作完成。
地表太陽輻射近實(shí)時(shí)遙感監(jiān)測系統(tǒng)及遙感產(chǎn)品已在該團(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.slrss.cn/care_zh/)上發(fā)布共享。
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
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
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
2023年11月30日的高時(shí)空分辨率地表太陽輻射監(jiān)測產(chǎn)品
