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我國(guó)科學(xué)家為地球裝上“陽(yáng)光掃描儀”
2025年04月02日 13:05:33
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3月31日，中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院胡斯勒?qǐng)D研究員、石崇研究員等聯(lián)合國(guó)內(nèi)外多家機(jī)構(gòu)的科研團(tuán)隊(duì)共同牽頭構(gòu)建了基于國(guó)際上最新一代地球靜止衛(wèi)星的多星組網(wǎng)地表太陽(yáng)輻射觀測(cè)（GSNO）系統(tǒng)。
地表太陽(yáng)輻射是地球表面接收到的太陽(yáng)輻射組分的總稱，包括紫外線、可見(jiàn)光、紅外線等不同波長(zhǎng)的電磁輻射，是影響氣候變化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和太陽(yáng)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(yáng)輻射變化的最有效手段之一。
3月31日，中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院胡斯勒?qǐng)D研究員、石崇研究員等聯(lián)合國(guó)內(nèi)外多家機(jī)構(gòu)的科研團(tuán)隊(duì)共同牽頭構(gòu)建了基于國(guó)際上最新一代地球靜止衛(wèi)星的多星組網(wǎng)地表太陽(yáng)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(yáng)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。相關(guān)研究成果發(fā)表在《創(chuàng)新》。
新系統(tǒng)如同“陽(yáng)光掃描儀”，可精確監(jiān)測(cè)地表太陽(yáng)輻射變化，將為清潔能源利用、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、氣候變化應(yīng)對(duì)、生命健康等提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐。
早在2023年，研究團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)成功研發(fā)了地表太陽(yáng)輻射近實(shí)時(shí)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，此項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)在此前基礎(chǔ)上整合了國(guó)內(nèi)外多顆新一代地球靜止衛(wèi)星，通過(guò)多星組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了近全球尺度的高時(shí)空分辨率監(jiān)測(cè)，且探測(cè)精度進(jìn)一步提升。
通過(guò)研究團(tuán)隊(duì)的多年努力，該系統(tǒng)通過(guò)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(yáng)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。
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(yáng)輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，顯著優(yōu)于美國(guó)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(guò)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(yáng)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)。
GSNO系統(tǒng)將助力全球太陽(yáng)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。
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