2025年7月2日，劉會(huì)增課題組在中科院一區(qū)TOP期刊Journal of Remote Sensing發(fā)表題為“Monitoring the Global TOA Shortwave Radiation Flux with Deep Space-based Earth Observations”研究論文。論文第一作者為高等研究院碩士生趙宇晨，通訊作者為研究員劉會(huì)增，深圳大學(xué)為第一完成單位，論文共同作者包括中國(guó)工程院院士李清泉，深圳大學(xué)教授朱平，國(guó)家衛(wèi)星氣象中心研究員邱紅以及深圳大學(xué)本科生曹添業(yè)、碩士生陳思穎、馬艷等。
地球輻射收支是驅(qū)動(dòng)地球氣候系統(tǒng)的核心，它描述了地球接收的太陽(yáng)輻射與反射、輻射出去的能量之間的平衡。月基與深空對(duì)地觀測(cè)能夠利用深空位置資源開(kāi)展對(duì)地大范圍長(zhǎng)時(shí)序穩(wěn)定觀測(cè)，深圳大學(xué)正牽頭研制世界首臺(tái)月基雙通道地球輻射能譜儀，將搭載嫦娥七號(hào)開(kāi)展地球輻射能量觀測(cè)。部署在日地拉格朗日L1點(diǎn)的DSCOVR衛(wèi)星及其搭載的地球多色成像相機(jī)（EPIC），能從約160萬(wàn)公里外高頻次監(jiān)測(cè)整個(gè)地球日照面，提供了前所未有的全局觀測(cè)視角。
然而，如何將衛(wèi)星觀測(cè)輻亮度轉(zhuǎn)換為輻射通量是深空地球輻射能量解譯的關(guān)鍵，傳統(tǒng)上需要依賴(lài)復(fù)雜的角分布模型（ADMs）來(lái)校正輻射的各向異性。目前，尚無(wú)專(zhuān)為DSCOVR/EPIC設(shè)計(jì)的ADMs，且開(kāi)發(fā)和應(yīng)用此類(lèi)模型流程復(fù)雜，限制了深空觀測(cè)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用；而且，深空對(duì)地觀測(cè)在全球輻射能量監(jiān)測(cè)的應(yīng)用能力尚不明確。
針對(duì)這一難題，劉會(huì)增研究員課題組提出了一種基于人工智能的深空對(duì)地觀測(cè)反演地球大氣層頂短波輻射通量方法，并進(jìn)一步探究深空對(duì)地觀測(cè)全球短波輻射通量監(jiān)測(cè)應(yīng)用能力。研究結(jié)果表明，在像元、天、月等不同時(shí)空尺度上，該方法估算的輻射通量空間分布與CERES產(chǎn)品高度一致。模型的精度普遍優(yōu)于DSCOVR/EPIC官方提供的反照率產(chǎn)品。而且，基于EPIC反演的輻射通量能夠精確刻畫(huà)全球日均TOA短波輻射通量變異，展示了深空單顆衛(wèi)星在監(jiān)測(cè)全球尺度輻射平衡方面的巨大潛力。該研究為有潛力擴(kuò)展到月基對(duì)地觀測(cè)，為嫦娥七號(hào)月基雙通道地球輻射能譜儀觀測(cè)數(shù)據(jù)解譯提供方法借鑒，從而為全球氣候變化研究和環(huán)境挑戰(zhàn)應(yīng)對(duì)提供更可靠的數(shù)據(jù)支持。
圖1. 日-地L1點(diǎn)DSCOVR衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)示意圖
圖2. DSCOVR EPIC真彩色影像及模型反演短波輻射通量和現(xiàn)有產(chǎn)品對(duì)比
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金以及深圳市科技計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
論文信息：
Yuchen Zhao, Huizeng Liu*, Ping Zhu, Hong Qiu, Tianye Cao, Siying Chen, Yan Ma, Qingquan Li, Monitoring the Global TOA Shortwave Radiation Flux with Deep Space-based Earth Observations, 2025, 5, 0373, https://doi.org/10.34133/remotesensing.0373
