中新網(wǎng)北京3月31日電 (記者 孫自法)地表太陽(yáng)輻射是地球生命活動(dòng)的基本能量源泉，也是影響氣候變化、農業(yè)生產(chǎn)和太陽(yáng)能利用的關(guān)鍵因素，如何對其高效高精度監測備受關(guān)注。

　　為地球表面安裝“陽(yáng)光掃描儀”

　　中國科學(xué)院空天信息創(chuàng )新研究院(空天院)3月31日發(fā)布消息說(shuō)，由中國科學(xué)家領(lǐng)導的國際合作團隊，最近為地球表面安裝上“陽(yáng)光掃描儀”，可精確監測地表太陽(yáng)輻射變化，為清潔能源利用、農業(yè)估產(chǎn)、氣候變化應對、人體健康等提供精準數據支撐。

　　地表“陽(yáng)光掃描儀”是形象說(shuō)法，其專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)為基于國際上最新一代地球靜止衛星的多星組網(wǎng)地表太陽(yáng)輻射觀(guān)測(GSNO)系統，由中國科學(xué)院空天院遙感與數字地球全國重點(diǎn)實(shí)驗室胡斯勒圖、石崇研究員等領(lǐng)銜，聯(lián)合國家衛星氣象中心、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心、中國科學(xué)院大氣物理研究所和日本東海大學(xué)、東京大學(xué)、千葉大學(xué)以及法國里爾大學(xué)、英國氣象局等中外合作伙伴共同研發(fā)構建。

　　研究團隊通過(guò)地表“陽(yáng)光掃描儀”建立多源異構衛星觀(guān)測遙感模型，實(shí)現近全球尺度地表太陽(yáng)輻射最高時(shí)空分辨率的探測能力，并同步提升探測精度。這一空天領(lǐng)域服務(wù)全球的突破性成果論文，近日已在國際學(xué)術(shù)期刊《創(chuàng )新》發(fā)表。

　　實(shí)現中外衛星一體化融合應用

　　研究團隊介紹，他們在2023年研發(fā)的地表太陽(yáng)輻射近實(shí)時(shí)遙感監測系統基礎上，此次突破多星協(xié)同過(guò)程中光譜差異和觀(guān)測幾何差異等帶來(lái)的遙感難題，實(shí)現中國風(fēng)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(huán)境業(yè)務(wù)衛星等國際上最新一代地球靜止衛星的一體化融合應用。

　　中外衛星一體化融合應用的地表“陽(yáng)光掃描儀”，成功實(shí)現對亞洲、歐洲、北美洲、南美洲、大洋洲和非洲地區的地表太陽(yáng)輻射連續無(wú)縫監測，填補了極軌衛星觀(guān)測頻次低、單一靜止衛星觀(guān)測區域有限的不足。

　　胡斯勒圖研究員指出，地表“陽(yáng)光掃描儀”通過(guò)多星組網(wǎng)觀(guān)測，實(shí)現從區域到近全球觀(guān)測的跨越，可同步解析近全球的太陽(yáng)短波輻射(0.3至3微米)、光合有效輻射(0.4至0.7微米)、紫外線(xiàn)A/B輻射及其直射與散射分量。

　　針對性構建高精度云遙感算法

　　地表太陽(yáng)輻射是指地球表面接收到的太陽(yáng)輻射組分(包括紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)等不同波長(cháng)的電磁輻射)的總稱(chēng)，云則是影響到達地表太陽(yáng)輻射的最主要不確定因素，是地表太陽(yáng)輻射監測的難題之一。

　　石崇研究員表示，本項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，針對性構建出適用于每顆衛星的高精度云遙感算法。

　　同時(shí)，考慮大氣氣溶膠、氣體、地表反射等影響，開(kāi)發(fā)出人工智能及輻射傳輸模型相結合的快速輻射傳輸模擬器，實(shí)現輻射傳輸計算速度提升9萬(wàn)倍，誤差小于0.3%。

　　“通過(guò)整合以上核心技術(shù)，我們構建了應用于GSNO系統的地表太陽(yáng)輻射遙感算法。通過(guò)算法創(chuàng )新，破解了每顆衛星云干擾及快速輻射傳輸計算難題?！笔缯f(shuō)。

　　支撐“雙碳”目標清潔能源布局

　　目前，地表“陽(yáng)光掃描儀”可以提供空間分辨率5公里、觀(guān)測頻次每小時(shí)1次的近全球地表太陽(yáng)輻射監測數據，顯著(zhù)優(yōu)于國際同類(lèi)產(chǎn)品，實(shí)現空間分辨率的數量級提升，可精細捕捉臺風(fēng)路徑、青藏高原等局地輻射變化。通過(guò)對比全球地基實(shí)測數據，基于“陽(yáng)光掃描儀”的地表太陽(yáng)輻射數據日均誤差低、精度高，可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(shí)空分辨率地球系統模式提供數據驅動(dòng)。

　　胡斯勒圖認為，地表“陽(yáng)光掃描儀”將助力全球太陽(yáng)能資源評估，支撐“雙碳”(碳達峰碳中和)目標下的清潔能源布局，其光合有效輻射數據可為糧食估產(chǎn)與生態(tài)碳匯測算提供新依據，紫外線(xiàn)數據模塊有望應用于公共衛生領(lǐng)域。

　　他透露，基于“陽(yáng)光掃描儀”的地表太陽(yáng)輻射遙感數據產(chǎn)品，已在“云遙感、大氣輻射和再生能源”(CARE)網(wǎng)站上發(fā)布共享，研究團隊后續將致力于研發(fā)相關(guān)輻射傳輸模型及衛星遙感數據，更好服務(wù)于清潔能源使用及氣候變化研究。(完)