華牽頭構建“陽光掃描儀”

    精確監測地表太陽輻射變化

    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、農業生產和太陽能利用的關鍵因素，如何對其高效高精度監測備受關注。

    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”，可精確監測地表太陽輻射變化，為清潔能源利用、農業估產、氣候變化應對、人體健康等提供精準數據支撐。

    地表“陽光掃描儀”是形象說法，其專業名稱為基於國際上最新一代地球靜止衛星的多星組網地表太陽輻射觀測系統，由中國科學院空天信息創新研究院（空天院）遙感與數字地球全國重點實驗室胡斯勒圖、石崇研究員等領銜，聯合中國、日本、法國、英國等科研機構和高校等合作伙伴共同研發構建。

    據研究團隊介紹說，這項研究通過地表“陽光掃描儀”建立多源異構衛星觀測遙感模型，實現近全球尺度地表太陽輻射最高時空分辨率的探測能力，並同步提昇探測精度。這一空天領域服務全球的突破性成果論文，近日已在國際學術期刊《創新》發表。

    在二○二三年研發的地表太陽輻射近實時遙感監測系統基礎上，研究團隊突破多星協同過程中光譜差異和觀測幾何差異等帶來的遙感難題，實現中國風雲四號衛星、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境業務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“陽光掃描儀”，成功實現對亞洲、歐洲、北美洲、南美洲、大洋洲和非洲地區的地表太陽輻射連續無縫監測，填補了極軌衛星觀測頻次低、單一靜止衛星觀測區域有限的不足。

    胡斯勒圖研究員指出，地表“陽光掃描儀”通過多星組網觀測，實現從區域到近全球觀測的跨越，將助力全球太陽能資源評估，支撐“雙碳”（碳達峰碳中和）目標下的清潔能源佈局，其光合有效輻射數據可為糧食估產與生態碳匯測算提供新依據，紫外線數據模塊有望應用於公共衛生領域。

    石崇研究員表示，本項研究針對性構建出適用於每顆衛星的高精度雲遙感算法，並通過算法創新，破解了每顆衛星雲干擾及快速輻射傳輸計算難題。同時，考慮大氣氣溶膠、氣體、地表反射等影響，開發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，實現輻射傳輸計算速度提升九萬倍，誤差小於百分之○點三。

    據悉，地表“陽光掃描儀”目前可提供空間分辨率五公里、觀測頻次每小時一次的近全球地表太陽輻射監測數據，顯著優於國際同類產品，實現空間分辨率的數量級提升，可精細捕捉台風路徑、青藏高原等局地輻射變化。

    此外，通過對比全球地基實測數據，基於“陽光掃描儀”的地表太陽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，並為高時空分辨率地球系統模式提供數據驅動。

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