中外多个科研团队合作构建基于国际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，介绍了该系统的研发背景、突破的技术难题、实现的功能以及带来的应用价值等内容。
在科研领域的国际合作浪潮中，中外多个科研团队携手合作，取得了一项令人瞩目的成果。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。为了实现这一系统的高效运行，团队建立了多源异构卫星观测遥感模型，这一模型的建立意义非凡，它不仅让系统具备了近全球尺度地表太阳辐射最高时空分辨率的探测能力，还同步提升了探测精度。可以形象地说，该项技术就如同给地球表面装上了“阳光扫描仪”，能够精确地监测地表太阳辐射的变化情况。这些精准的监测数据，将为清洁能源利用、农业估产、气候变化应对、人体健康等多个重要领域提供强有力的精准数据支撑。近日，相关的研究成果在国际顶级期刊《创新》上发表，引起了广泛关注。
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。它包含了紫外线、可见光和红外线等不同波长的电磁辐射。这些辐射可是地球生命活动的基本能量源泉，同时也是影响气候变化、农业生产和太阳能利用的关键因素。而卫星遥感技术，由于具有数据连续性强、覆盖范围广等显著特点，成为了监测地表太阳辐射变化的最有效手段之一。
此次研究是由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研究员胡斯勒图、研究员石崇团队牵头，联合国家卫星气象中心、中国科学院国家空间科学中心、中国科学院大气物理研究所、日本东海大学、日本东京大学、日本千叶大学、法国里尔大学、英国气象局等众多科研机构的科学家共同展开的。他们在2023年研发的地表太阳辐射近实时遥感监测系统基础上，大胆探索，努力突破。在多星协同过程中，光谱差异和观测几何差异等问题给遥感带来了诸多难题，但团队凭借着坚韧的科研精神和创新的思维，成功实现了我国风云四号卫星、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GSNO系统展现出了强大的监测能力，它成功实现了对亚洲、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。这一成果意义重大，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。胡斯勒图表示：“通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跨越。该系统可同步解析近全球的0.3至3微米太阳短波辐射、0.4至0.7微米的光合有效辐射、紫外线A/B波段及其直射与散射分量。”
在地表太阳辐射监测中，云是影响到达地表太阳辐射的最主要不确定因素，也是监测的难题之一。针对这一难题，研究团队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，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，考虑到大气气溶胶、气体、地表反射等多种因素的影响，团队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。这一模拟器的出现堪称一大突破，它实现了辐射传输计算速度提升9万倍，误差小于0.3%。石崇表示：“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，破解了每颗卫星云干扰及快速辐射传输计算难题。”
目前，该系统已经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。这一数据的空间分辨率实现了数量级的提升，使得系统能够精细捕捉台风路径、青藏高原等局地辐射变化。通过与全球地基实测数据进行对比，基于GSNO系统的地表太阳辐射数据日均误差为每平方米27.48瓦。如此高精度的数据，可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，同时也能为高时空分辨率地球系统模式提供数据驱动。
本文介绍了中外科研团队合作构建的GSNO系统，该系统突破了多星协同的遥感难题，实现了近全球地表太阳辐射的高精度监测。通过创新算法解决了云干扰和辐射传输计算问题，能提供高分辨率、高精度的监测数据，为多个领域提供了有力支持，具有重要的科研和应用价值。
原创文章，作者：Serene，如若转载，请注明出处：https://www.qihaozhang.com/archives/9131.html
