遙感科學國家重點實驗室大氣云遙感團隊地表輻射平衡研究取得進展

　　近日，遙感科學國家重點實驗室胡斯勒圖研究員等在美國氣象學會的BAMS雜志上發表了題為“A new benchmark for surface radiation products over the East Asia-Pacific region retrieved from the Himawari-8/AHI next-generation geostationary satellite”的論文，系統介紹了胡斯勒圖研究員及合作團隊多年來開發的云特性和地表輻射關鍵參數遙感產品及算法的特色和先進性，證明了新產品的精度顯著優于現有國際同類產品。BAMS（Bulletin of the American Meteorological Society）期刊是美國氣象學會的旗艦雜志，5年期影響因子達10.76。美國氣象學會成立于1919年，是世界上最大的專業學會之一。

　　地表下行長短波輻射是計算地表輻射收支的重要參數，也是陸面、水文、氣候等模式的重要輸入參數。隨著高時空分辨率衛星的陸續發射、遙感反演算法的不斷改進，對高精度的地表下行長短波輻射的需求更加迫切。為此，實驗室胡斯勒圖研究員聯合中科院國家空間科學中心，中山大學等研究機構經過多年的云參數反演以及地表輻射的長期研究，研制了“基于葵花--8新一代靜止衛星的東亞-太平洋地表下行長短波輻射數據集（2016-2020）”。

　　該數據集的制作將基于大氣輻射傳輸原理的查找表方法和通用的參數化方法分別用于短波輻射和長波輻射產品生產，其主要輸入數據為葵花-8衛星的一級數據，經反演獲得云特性參量，包括云光學厚度（圖1）、粒子半徑、云頂溫度等，進而結合輔助數據如ERA5再分析水汽、地表溫度、臭氧等來計算獲得地表下行長短波輻射。該方法充分發揮了葵花-8衛星高時空分辨率（10min/5km）、寬空間覆蓋范圍的特性（80E-200E，60S-60N），時間跨度為2016-2020年。圖2和圖3分別展示了葵花-8衛星地表下行短波輻射的精度驗證及長波輻射與地面觀測數據、CERES、ERA5資料的對比，總體上葵花-8衛星估算得到的短波輻射精度顯著高于CERES和ERA5產品，長波輻射整體與這些產品精度基本一致，并在高海拔區域以及空間分辨率方面明顯更具有優勢。

　　該研究得到了國家重點研發計劃（2018YFA0605401）、國家自然科學基金（42025504、 42022008、41771395）和第二次青藏高原綜合科學考察（2019QZKK0206）的共同資助。

　　圖1 （左）葵花-8的全盤真彩色合成圖；（右）葵花-8反演的云光學厚度（0300 UTC on September 12, 2016）

圖2 2016年葵花-8、CERES和ERA5每小時SWDR結果與地面測量結果的比較（其中MBE、RMSE單位為Wm-2，地面站點數量為27個）

圖3 2019年12月1日至12月15日期間青藏高原納木錯站點的葵花-8、CERES和ERA5 下行長波輻射通量產品的小時變化

　　論文信息：Letu, H., Nakajima, T.Y., Wang, T.X., Shang, H.Z., Ma, R., Yang, K., Baran, A.J., Riedi, J., Ishimoto, H., Yoshida, M., Shi, C., Khatri, P., Du, Y.H., Chen, L.F., & Shi, J.C. A new benchmark for surface radiation products over the East Asia-Pacific region retrieved from the Himawari-8/AHI next-generation geostationary satellite. Bulletin of the American Meteorological Society, 2021, 1-40，doi.org/10.1175/BAMS-D-20-0148.1.

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1175/BAMS-D-20-0148.1

　數據信息：胡斯勒圖, 王天星等. (2021). 東亞-太平洋地表下行長短波輻射數據集（2016-2020）. 國家青藏高原科學數據中心, DOI: 10.11888/Meteoro.tpdc.271729. CSTR: 18406.11.Meteoro.tpdc.271729.

　　數據鏈接：https://doi.org/10.11888/Meteoro.tpdc.271729.