近日，中國科學院空天信息創新研究院研究員胡斯勒圖和石崇等，聯合國家衛星氣象中心、中國科學院國家空間科學中心、中國科學院大氣物理研究所、日本東海大學、日本東京大學、日本千葉大學、法國里爾大學、英國氣象局等科研人員，構建了基于國際上最新一代地球靜止衛星的多星組網地表太陽輻射觀測(GSNO)系統，建立了多源異構衛星觀測遙感模型，實現了近全球尺度地表太陽輻射最高時空分辨率的探測能力，并同步提升了探測精度。GSNO系統如同給地球表面裝備了“陽光掃描儀”，可精確監測地表太陽輻射變化，為清潔能源利用、農業估產、氣候變化應對、人體健康等提供精準數據支撐。
 

　　地表太陽輻射是地球表面接收到的太陽輻射組分的總稱，包括紫外線、可見光、紅外線等不同波長的電磁輻射，是影響氣候變化、農業生產和太陽能利用的關鍵因素。衛星遙感技術具有數據連續性強、覆蓋范圍廣等特點，是監測地表太陽輻射變化的有效手段之一。
 

　　該研究在2023年研發的地表太陽輻射近實時遙感監測系統的基礎上，突破了多星協同過程中光譜差異和觀測幾何差異等帶來的遙感難題，實現了中國風云四號衛星、日本葵花八號衛星、歐洲第二代氣象衛星和美國地球靜止環境業務衛星等國際上最新一代地球靜止衛星的一體化融合應用。該系統實現了對亞洲、歐洲、北美洲、南美洲、大洋洲和非洲等地區的地表太陽輻射連續無縫監測，填補了極軌衛星觀測頻次低、單一靜止衛星觀測區域有限等不足。同時，該系統通過多星組網觀測，實現了從區域到近全球觀測的跨越。該系統可同步解析近全球的太陽短波輻射、光合有效輻射、紫外線A/B輻射及其直射與散射分量。
 

　　云是影響到達地表太陽輻射的最主要的不確定因素之一，是地表太陽輻射監測的難題之一。該研究基于構建的智能云檢測系統、非規則冰云粒子散射模型，結合不同衛星的光譜特征，針對性地構建了適用于每顆衛星的高精度云遙感算法。同時，考慮大氣氣溶膠、氣體、地表反射等影響，研究開發了人工智能及輻射傳輸模型相結合的快速輻射傳輸模擬器，將輻射傳輸計算速度提升了9萬倍，且誤差小于0.3%。通過整合上述核心技術，研究構建了應用于GSNO系統的地表太陽輻射遙感算法。通過算法創新，研究破解了每顆衛星云干擾及快速輻射傳輸計算難題。
 

　　目前，GSNO系統可以提供空間分辨率5公里、觀測頻次每小時1次的近全球地表太陽輻射監測數據，提升了空間分辨率的數量級，可精細捕捉臺風路徑、青藏高原等局地輻射變化。通過對比全球地基實測數據，基于GSNO系統的地表太陽輻射數據日均誤差為27.48W/m2，能夠為局部地區氣象災害監測、光伏電站選址等提供精細化、高精度支持，并為高時空分辨率地球系統模式提供數據驅動。其中，短波輻射數據有望助力太陽能資源的有效利用，光合有效輻射數據可為糧食估產與生態碳匯測算提供新依據，紫外線數據模塊有望應用于公共衛生領域。
 

　　相關研究成果以《基于地球靜止衛星組網觀測系統的近全球地表太陽輻射監測》(Near-global monitoring of surface solar radiation through the construction of a geostationary satellite network observation system)為題，發表在《創新》(The Innovation)上。
 

　　基于GSNO系統的地表太陽輻射遙感數據產品已在CARE網站(http://www.slrss.cn/care_zh/)發布共享。
 

多星組網地表太陽輻射觀測(GSNO)系統及成果圖