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(nóng)業(yè)生產(chǎn)和太陽(yáng)能利用的關(guān)鍵因素，如何對(duì)其高效高精度監(jiān)測(cè)備受關(guān)注。

　　為地球表面安裝“陽(yáng)光掃描儀”

　　中國(guó)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(guó)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)，最近為地球表面安裝上“陽(yáng)光掃描儀”，可精確監(jiān)測(cè)地表太陽(yáng)輻射變化，為清潔能源利用、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、氣候變化應(yīng)對(duì)、人體健康等提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐。

　　地表“陽(yáng)光掃描儀”是形象說(shuō)法，其專業(yè)名稱為基于國(guó)際上最新一代地球靜止衛(wèi)星的多星組網(wǎng)地表太陽(yáng)輻射觀測(cè)(GSNO)系統(tǒng)，由中國(guó)科學(xué)院空天院遙感與數(shù)字地球全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室胡斯勒?qǐng)D、石崇研究員等領(lǐng)銜，聯(lián)合國(guó)家衛(wèi)星氣象中心、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心、中國(guó)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(guó)里爾大學(xué)、英國(guó)氣象局等中外合作伙伴共同研發(fā)構(gòu)建。

　　研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)地表“陽(yáng)光掃描儀”建立多源異構(gòu)衛(wèi)星觀測(cè)遙感模型，實(shí)現(xiàn)近全球尺度地表太陽(yáng)輻射最高時(shí)空分辨率的探測(cè)能力，并同步提升探測(cè)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(guó)際學(xué)術(shù)期刊《創(chuàng)新》發(fā)表。

　　實(shí)現(xiàn)中外衛(wèi)星一體化融合應(yīng)用

　　研究團(tuán)隊(duì)介紹，他們?cè)?023年研發(fā)的地表太陽(yáng)輻射近實(shí)時(shí)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，此次突破多星協(xié)同過(guò)程中光譜差異和觀測(cè)幾何差異等帶來(lái)的遙感難題，實(shí)現(xiàn)中國(guó)風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星、日本葵花八號(hào)衛(wèi)星、歐洲第二代氣象衛(wèi)星和美國(guó)地球靜止環(huán)境業(yè)務(wù)衛(wèi)星等國(guó)際上最新一代地球靜止衛(wèi)星的一體化融合應(yīng)用。

　　中外衛(wèi)星一體化融合應(yīng)用的地表“陽(yáng)光掃描儀”，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)亞洲、歐洲、北美洲、南美洲、大洋洲和非洲地區(qū)的地表太陽(yáng)輻射連續(xù)無(wú)縫監(jiān)測(cè)，填補(bǔ)了極軌衛(wèi)星觀測(cè)頻次低、單一靜止衛(wèi)星觀測(cè)區(qū)域有限的不足。

　　胡斯勒?qǐng)D研究員指出，地表“陽(yáng)光掃描儀”通過(guò)多星組網(wǎng)觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)從區(qū)域到近全球觀測(cè)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A/B輻射及其直射與散射分量。

　　針對(duì)性構(gòu)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、可見(jiàn)光和紅外線等不同波長(zhǎng)的電磁輻射)的總稱，云則是影響到達(dá)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(jiān)測(cè)的難題之一。

　　石崇研究員表示，本項(xiàng)研究基于構(gòu)建的智能云檢測(cè)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(duì)性構(gòu)建出適用于每顆衛(wèi)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(jié)合的快速輻射傳輸模擬器，實(shí)現(xiàn)輻射傳輸計(jì)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(gòu)建了應(yīng)用于GSNO系統(tǒng)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(wèi)星云干擾及快速輻射傳輸計(jì)算難題。”石崇說(shuō)。

　　支撐“雙碳”目標(biāo)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、觀測(cè)頻次每小時(shí)1次的近全球地表太陽(yáng)輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，顯著優(yōu)于國(guó)際同類產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)空間分辨率的數(shù)量級(jí)提升，可精細(xì)捕捉臺(tái)風(fēng)路徑、青藏高原等局地輻射變化。通過(guò)對(duì)比全球地基實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，基于“陽(yáng)光掃描儀”的地表太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)日均誤差低、精度高，可為局部地區(qū)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)、光伏電站選址等提供精細(xì)化、高精度支持，并為高時(shí)空分辨率地球系統(tǒng)模式提供數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。

　　胡斯勒?qǐng)D認(rèn)為，地表“陽(yáng)光掃描儀”將助力全球太陽(yáng)能資源評(píng)估，支撐“雙碳”(碳達(dá)峰碳中和)目標(biāo)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(cè)算提供新依據(jù)，紫外線數(shù)據(jù)模塊有望應(yīng)用于公共衛(wèi)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(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(tuán)隊(duì)后續(xù)將致力于研發(fā)相關(guān)輻射傳輸模型及衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，更好服務(wù)于清潔能源使用及氣候變化研究。(完)