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

　　為地球表面安裝“陽光掃描儀”

　　中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院(空天院)3月31日發(fā)布消息說，由中國科學家領導的國際合作團隊，最近為地球表面安裝上“陽光掃描儀”，可精確監(jiān)測地表太陽輻射變化，為清潔能源利用、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、氣候變化應對、人體健康等提供精準數(shù)據(jù)支撐。

　　地表“陽光掃描儀”是形象說法，其專業(yè)名稱為基于國際上最新一代地球靜止衛(wèi)星的多星組網(wǎng)地表太陽輻射觀測(GSNO)系統(tǒng)，由中國科學院空天院遙感與數(shù)字地球全國重點實驗室胡斯勒圖、石崇研究員等領銜，聯(lián)合國家衛(wèi)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和日本東海大學、東京大學、千葉大學以及法國里爾大學、英國氣象局等中外合作伙伴共同研發(fā)構(gòu)建。

　　研究團隊通過地表“陽光掃描儀”建立多源異構(gòu)衛(wèi)星觀測遙感模型，實現(xiàn)近全球尺度地表太陽輻射最高時空分辨率的探測能力，并同步提升探測精度。這一空天領域服務全球的突破性成果論文，近日已在國際學術(shù)期刊《創(chuàng)新》發(fā)表。

　　實現(xiàn)中外衛(wèi)星一體化融合應用

　　研究團隊介紹，他們在2023年研發(fā)的地表太陽輻射近實時遙感監(jiān)測系統(tǒng)基礎上，此次突破多星協(xié)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(xiàn)中國風云四號衛(wèi)星、日本葵花八號衛(wèi)星、歐洲第二代氣象衛(wèi)星和美國地球靜止環(huán)境業(yè)務衛(wèi)星等國際上最新一代地球靜止衛(wèi)星的一體化融合應用。

　　中外衛(wèi)星一體化融合應用的地表“陽光掃描儀”，成功實現(xiàn)對亞洲、歐洲、北美洲、南美洲、大洋洲和非洲地區(qū)的地表太陽輻射連續(xù)無縫監(jiān)測，填補了極軌衛(wèi)星觀測頻次低、單一靜止衛(wèi)星觀測區(qū)域有限的不足。

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

　　針對性構(gòu)建高精度云遙感算法

　　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，云則是影響到達地表太陽輻射的最主要不確定因素，是地表太陽輻射監(jiān)測的難題之一。

　　石崇研究員表示，本項研究基于構(gòu)建的智能云檢測系統(tǒng)、非規(guī)則冰云粒子散射模型，結(jié)合不同衛(wèi)星的光譜特征，針對性構(gòu)建出適用于每顆衛(wèi)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，開發(fā)出人工智能及輻射傳輸模型相結(jié)合的快速輻射傳輸模擬器，實現(xiàn)輻射傳輸計算速度提升9萬倍，誤差小于0.3%。

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

　　支撐“雙碳”目標清潔能源布局

　　目前，地表“陽光掃描儀”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(jiān)測數(shù)據(jù)，顯著優(yōu)于國際同類產(chǎn)品，實現(xiàn)空間分辨率的數(shù)量級提升，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(shù)據(jù)，基于“陽光掃描儀”的地表太陽輻射數(shù)據(jù)日均誤差低、精度高，可為局部地區(qū)氣象災害監(jiān)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(tǒng)模式提供數(shù)據(jù)驅(qū)動。

　　胡斯勒圖認為，地表“陽光掃描儀”將助力全球太陽能資源評估，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(shù)據(jù)可為糧食估產(chǎn)與生態(tài)碳匯測算提供新依據(jù)，紫外線數(shù)據(jù)模塊有望應用于公共衛(wèi)生領域。

　　他透露，基于“陽光掃描儀”的地表太陽輻射遙感數(shù)據(jù)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(xù)將致力于研發(fā)相關輻射傳輸模型及衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，更好服務于清潔能源使用及氣候變化研究。(完)