新京報(bào)訊（記者張璐）記者3月31日從中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院獲悉，該院遙感與數(shù)字地球全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員聯(lián)合國內(nèi)外科學(xué)家率先構(gòu)建了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(cè)（GSNO）系統(tǒng)，建立了多源異構(gòu)衛(wèi)星觀測(cè)遙感模型，實(shí)現(xiàn)了近全球尺度地表太陽輻射最高時(shí)空分辨率的探測(cè)能力，并同步提升探測(cè)精度。
該項(xiàng)技術(shù)相當(dāng)于給地球表面裝上了“陽光掃描儀”，可精確監(jiān)測(cè)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(yīng)對(duì)、人體健康等提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐。
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)和太陽能利用的關(guān)鍵因素。衛(wèi)星遙感技術(shù)具有數(shù)據(jù)連續(xù)性強(qiáng)、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，是監(jiān)測(cè)地表太陽輻射變化的最有效手段之一。
該系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)亞洲、歐洲、北美洲、南美洲、大洋洲和非洲地區(qū)的地表太陽輻射連續(xù)無縫監(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。
遙感與數(shù)字地球全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員胡斯勒?qǐng)D介紹：“通過我們多年的努力，該系統(tǒng)通過多星組網(wǎng)觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)從區(qū)域到近全球觀測(cè)的跨越。該系統(tǒng)可同步解析近全球的太陽短波輻射（0.3-3微米）、光合有效輻射（0.4-0.7微米）、紫外線A/B波段及其直射與散射分量?！?/p>
云是影響到達(dá)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(cè)的難題之一。該研究基于構(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)性地構(gòu)建了適用于每顆衛(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，開發(fā)了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9萬倍，誤差小于0.3%。
遙感與數(shù)字地球全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員石崇表示：“通過整合以上核心技術(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(jì)算難題。”
目前，GSNO系統(tǒng)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輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，顯著優(yōu)于美國CERES（100公里、1小時(shí)）和歐洲ERA5（25公里、1小時(shí)）等權(quán)威產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了空間分辨率的數(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。通過對(duì)比全球地基實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，基于GSNO系統(tǒng)的地表太陽輻射數(shù)據(jù)日均誤差為27.48W/m2（每平方米27.48瓦），其精度高于CERES（日均誤差29.59W/m2）及ERA5（日均誤差35.36W/m2）數(shù)據(jù)，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)。
該成果發(fā)表于國際頂尖期刊《The Innovation》上。GSNO系統(tǒng)將助力全球太陽能資源評(píng)估，支撐“雙碳”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。
基于GSNO系統(tǒng)的地表太陽輻射遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品已在CARE網(wǎng)站（http://www.slrss.cn/care_zh/）上發(fā)布共享。
編輯 樊一婧
校對(duì) 楊利
