中國網/中國發展門戶網訊 近日，中國科學院空天資訊創新研究院（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佈地表太陽輻射近實時遙感監測系統及高時空解析度産品（CARE）。這是我國構建的國際最高精度地表太陽輻射監測系統，對於監測和預估太陽能發電量、輻射能量平衡、農業估産、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，是驅動地球系統多圈層過程變化的基本能量來源。衛星遙感技術具有數據連續性強、覆蓋範圍廣等特點，是監測地表太陽輻射變化的最有效手段之一。

圖1.地表太陽輻射組分（短波輻射、光合有效輻射、紫外線A輻射、紫外線B輻射）的總輻射、直射及散射分量的空間分佈

胡斯勒圖指出，傳統的地表太陽輻射遙感數據存在一系列缺陷，如時空解析度不足、缺乏太陽輻射組分資訊、難以區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業、生態、可再生能源、氣象等領域的精細化監測與應用。近年來，隨著衛星探測技術的快速發展，尤其是以國産風雲四號為代表的新一代靜止衛星的問世，因其衛星感測器多光譜、高時空解析度的觀測優勢，為地表太陽輻射的精細化、近實時監測提供了新的機遇。

圖2.葵花8和風雲4A衛星資料估算的太陽輻射空間分佈以及衛星觀測重合區的散點對比

雲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雲和氣溶膠粒子光散射計算理論和技術難題，綜合考慮大氣氣體吸收、冰雪覆蓋區地表反射等影響，發展了物理模型和人工智慧模型相結合的新技術，研發了亞太地區太陽輻射近實時遙感監測系統，並利用我國風雲四號和日本氣象局葵花8/9號靜止氣象衛星觀測資料構建了高時空解析度遙感産品集，空間解析度為1至5千米，觀測頻率為10至15分鐘，實現了高精度、高頻次、精細化、近實時的地表太陽輻射監測能力。

圖3.青藏高原地表太陽輻射遙感監測結果優於同類産品

石崇介紹，太陽輻射近實時遙感監測系統可以提供12種地表太陽輻射數據産品，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。相比國際同類衛星遙感産品或再分析資料，該産品在時空解析度及精度方面均取得顯著提升，特別是在監測冰雪覆蓋區和雲下太陽輻射快速變化區，如青藏高原地區，優勢尤為明顯。

該成果由研究團隊聯合中國科學院國家空間科學中心、國家衛星氣象中心、中山大學、中國氣象科學研究院、日本宇宙航空研究開發機構、日本東海大學、英國氣象局等國內外研究機構完成，並在大氣科學領域頂級期刊、美國氣象學會旗艦雜誌《美國氣象學會公報》（BAMS）發表題為“基於葵花8/9及風雲四衛星系列的地表太陽輻射組分遙感”的學術論文。地表太陽輻射近實時遙感監測系統及遙感産品在團隊開發的雲遙感、大氣輻射和再生能源（CARE）網站發佈共用。

圖4. 2023年11月30日的高時空解析度地表太陽輻射監測産品