科研進展

地表太陽輻射近實時遙感監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)布

日期:2023-12-01

|  來源:光明日報【字號:

? ? ? ?近日,中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院(空天院)遙感科學國家重點實驗室研究員胡斯勒圖和石崇團隊對外發(fā)布地表太陽輻射近實時遙感監(jiān)測系統(tǒng)及高時空分辨率產(chǎn)品(CARE)。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),對于監(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意義和應(yīng)用價值。

  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、覆蓋范圍廣等特點,是監(jiān)測地表太陽輻射變化的最有效手段之一。

  胡斯勒圖指出,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化、近實時監(jiān)測提供了新的機遇。

  云及氣溶膠是影響地表太陽輻射的重要因素,該研究團隊通過近十年的努力,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)太陽輻射近實時遙感監(jiān)測系統(tǒng),并利用我國風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,實現(xiàn)了高精度、高頻次、精細化、近實時的地表太陽輻射監(jiān)測能力。

  石崇介紹,太陽輻射近實時遙感監(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。

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

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

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