中国科研团队构建GSNO系统，实现近全球地表太阳辐射高精度探测，突破技术难题，GSNO系统填补全球地表太阳辐射监测空白

Edeline • 2025年4月3日 09:23 • 体育资讯 • 阅读 6

中国科学院空天信息创新研究院的科研团队联合国内外科学家，构建了多星组网地表太阳辐射观测（GSNO）系统。该系统实现了近全球尺度地表太阳辐射最高时空分辨率的探测能力，提升了探测精度，为多个领域提供了精准数据支撑，具有重要的科研和应用价值。

地表太阳辐射，指的是地球表面接收到的太阳辐射组分的总称，这里面涵盖了紫外线、可见光和红外线等不同波长的电磁辐射。它是地球生命活动的基本能量源泉，同时也是影响气候变化、农业生产以及太阳能利用的关键因素。

近日，中国科学院空天信息创新研究院遥感与数字地球全国重点实验室的胡斯勒图研究员和石崇研究员携手国内外科学家，做出了一项重要突破。他们率先构建了基于国际上最新一代地球静止卫星的多星组网地表太阳辐射观测（GSNO）系统。不仅如此，还建立了多源异构卫星观测遥感模型，成功实现了近全球尺度地表太阳辐射最高时空分辨率的探测能力，并且同步提升了探测精度。相关研究成果已经发表在《创新》杂志上。

这里展示的是多星组网地表太阳辐射观测（GSNO）系统及成果图。

胡斯勒图研究员形象地表示，这一技术就如同给地球表面装上了“阳光扫描仪”，能够精确监测地表太阳辐射的变化情况。它可以为清洁能源利用、农业估产、气候变化应对以及人体健康等多个方面提供精准的数据支撑。

卫星遥感技术本身具有数据连续性强、覆盖范围广等显著特点，是监测地表太阳辐射变化的最有效手段之一。研究团队在2023年研发的地表太阳辐射近实时遥感监测系统的基础上，成功突破了多星协同过程中光谱差异和观测几何差异等带来的遥感难题。实现了中国风云四号卫星、日本葵花八号卫星、欧洲第二代气象卫星和美国地球静止环境业务卫星等国际上最新一代地球静止卫星的一体化融合应用。该系统出色地实现了对亚洲、欧洲、北美洲、南美洲、大洋洲和非洲地区的地表太阳辐射连续无缝监测，很好地填补了极轨卫星观测频次低、单一静止卫星观测区域有限的不足。

胡斯勒图研究员介绍说：“经过我们多年的不懈努力，该系统通过多星组网观测，实现了从区域到近全球观测的重大跨越。该系统可以同步解析近全球的太阳短波辐射（0.3 – 3微米）、光合有效辐射（0.4 – 0.7微米）、紫外线A/B波段及其直射与散射分量。”

云是影响到达地表太阳辐射的最主要不确定因素，也是地表太阳辐射监测的难题之一。针对这一问题，该研究基于构建的智能云检测系统、非规则冰云粒子散射模型，结合不同卫星的光谱特征，有针对性地构建了适用于每颗卫星的高精度云遥感算法。同时，充分考虑大气气溶胶、气体、地表反射等影响，开发了人工智能及辐射传输模型相结合的快速辐射传输模拟器，实现了辐射传输计算速度提升9万倍，误差小于0.3%。石崇研究员表示：“通过整合以上核心技术，我们构建了应用于GSNO系统的地表太阳辐射遥感算法。通过算法创新，成功破解了每颗卫星云干扰及快速辐射传输计算难题。”

目前，GSNO系统能够提供空间分辨率5公里、观测频次每小时1次的近全球地表太阳辐射监测数据。这一数据显著优于美国CERES（100公里、1小时）和欧洲ERA5（25公里、1小时）等权威产品，实现了空间分辨率的数量级提升，可以精细捕捉台风路径、青藏高原等局地辐射变化。通过与全球地基实测数据对比，基于GSNO系统的地表太阳辐射数据日均误差为27.48W/m²（每平方米27.48瓦），其精度高于CERES（日均误差29.59W/m²）及ERA5（日均误差35.36W/m²）数据。这使得该系统能够为局部地区气象灾害监测、光伏电站选址等提供精细化、高精度支持，并且为高时空分辨率地球系统模式提供数据驱动。

胡斯勒图研究员还指出，GSNO系统将在全球太阳能资源评估方面发挥重要作用，支撑“双碳”目标下的清洁能源布局。其光合有效辐射数据能够为粮食估产与生态碳汇测算提供新的依据，紫外线数据模块还有望在公共卫生领域得到应用。