遥感科学国家重点实验室大气遥感团队地表辐射平衡研究取得进展
2021-12-30
近日，遥感科学国家重点实验室胡斯勒图研究员等在美国气象学会BAMS（Bulletin of the American Meteorological Society）杂志上发表了题为“A new benchmark for surface radiation products over the East Asia-Pacific region retrieved from the Himawari-8/AHI next-generation geostationary satellite”的论文，系统介绍了胡斯勒图研究员及合作团队多年来开发的云特性和地表辐射关键参数遥感产品及算法的特色和先进性，所发展新产品的精度显著优于现有国际同类产品。BAMS期刊是美国气象学会的旗舰杂志，5年期影响因子达10.76。美国气象学会成立于1919年，是世界上最大的专业学会之一。
地表下行长短波辐射是计算地表辐射收支的重要参数，也是陆面、水文、气候等模式的重要输入参数。随着高时空分辨率卫星的发射及遥感算法的不断改进为高精度的地表下行长短波辐射的遥感估算提供契机。为此，实验室胡斯勒图研究员联合中科院国家空间科学中心，中山大学等研究机构经过多年的云特性遥感反演以及地表辐射估算的研究，研制了“基于葵花-8新一代静止卫星的东亚-太平洋地表下行长短波辐射数据集（2016-2020）”。
该数据集的制作将基于大气辐射传输原理的查找表方法和通用的参数化方法分别用于短波辐射和长波辐射产品生产，其主要输入数据为葵花-8卫星的一级数据，经反演获得云特性参量，包括云光学厚度、粒子半径、云顶温度等，进而结合辅助数据如ERA5再分析水汽、地表温度、臭氧等来计算获得地表下行长短波辐射。该方法充分发挥了葵花-8卫星高时空分辨率（10min/5km）、宽空间覆盖范围的特性（80°E-200°E，60°S-60°N），时间跨度为2016-2020年。图2和图3分别展示了葵花-8卫星地表下行短波辐射的精度验证及长波辐射与地面观测数据、CERES、ERA5资料的对比，总体上葵花-8卫星估算得到的短波辐射精度高于CERES和ERA5产品，长波辐射产品与国际产品精度基本一致，并在高海拔区域以及空间分辨率方面明显更具有优势。
该研究得到了国家重点研发计划（2018YFA0605401）、国家自然科学基金（42025504、 42022008、41771395）和第二次青藏高原综合科学考察（2019QZKK0206）的共同资助。
图1 2016年葵花-8、CERES和ERA5每小时SWDR结果与地面测量结果的比较（其中MBE、RMSE单位为Wm¯²，地面站点数量为27个）
图1 2019年12月1日至12月15日期间青藏高原纳木错站点的葵花-8、CERES和ERA5 下行长波辐射通量产品的小时变化
论文信息：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.
论文链接：https://doi.org/10.1175/BAMS-D-20-0148.1
数据信息：胡斯勒图, 王天星等. (2021). 东亚-太平洋地表下行长短波辐射数据集（2016-2020）. 国家青藏高原科学数据中心, DOI: 10.11888/Meteoro.tpdc.271729. CSTR: 18406.11.Meteoro.tpdc.271729.
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