本期AMS推荐论文的主要作者Husi Letu希望其研究“Himawari-8/9和Fengyun-4系列卫星观测到的地面太阳辐射成分”中展示的成果可以帮助读者理解云和太阳辐射对气候系统的深远影响。
研究小组旨在阐明云特性与太阳能可用性之间的复杂动态关系及其对气候科学和太阳能资源管理的影响。
向下的地面太阳辐射（SSR）是地球表面与大气之间能量交换的重要驱动力。根据与不同应用相关的波长，地面太阳辐射可分为四种成分（SSRC）：短波辐射（SWR；0.3~3.0 μm），量化总体太阳能资源；光合有效辐射（PAR；0.4~0.7 μm），对应于用于光合作用和植物生长的能量；紫外线A（UVA；0.315~0.4 μm）和紫外线B（UVB；0.28~0.315 μm），与衰老、晒伤甚至皮肤癌有关。
传统的SSRC数据受到时空分辨率（STR）、准确度和多种成分信息的限制。目前尚无时空分辨率高、精度高的SSRC产品，更没有近实时（NRT）SSRC监测系统。这个问题限制了SSRC的应用，特别是东亚-太平洋（EAP）地区，该地区存在严重的空气污染、人类活动引起的地面辐射变化以及频繁的自然灾害和气象变化。包括Himawari-8/9和Fengyun-4在内的新一代地球同步卫星提供了一个前所未有的机会，有可能获得时空分辨率比其他最先进产品明显更高的SSRC数据。
在这项研究中，作者开发了一种SSRC反演算法，可根据Himawari-8/9和Fengyun-4卫星的数据，生成全天空SSRC产品以及SSRC在EAP地区的直射和散射分量（总共八个参数）。SSRC产品的新特点包括同时提供直射和散射分量、多种SSRC、高时空分辨率数据，并综合考虑云相、气溶胶类型和气体吸收的影响。对地面测量的确认显示，短波辐射和光合有效辐射的日均均方根误差（RMSE）分别为19.7 W/m²和9.2 W/m²，显著优于CERES、ERA5和GLASS等公认来源的最先进产品。此外，数据产品的时空分辨率非常高，全盘地区的分辨率高达0.05°（10分钟），能够捕获快速辐射变化。该算法不仅计算总短波辐射，而且还估计光合有效辐射、紫外线A和紫外线B及其直射和散射分量。
图片说明：2019年9月27日监测青藏高原目标区域的短波辐射（SWR）
（a）Himawari-8于当地时间15:00拍摄的真彩色图像
（b）–（d）Himawari-8、CERES和ERA5分别观测到的短波辐射的空间分布
（e）青藏高原目标区域的位置，以及Himawari-8、CERES、ERA5和地面观测到的短波辐射的（f）日变化和（g）日均比较。
版权所有© 2023年美国气象学会
研究小组基于该算法进一步建立了近实时SSRC监测系统，为用户提供了易于使用的数据访问界面。该系统监测青藏高原上空（存在浅对流云）的应用证明了它在捕获复杂辐射变化方面的有效性。研究结果表明，与时空分辨率分别为1°/h和0.25°/h的CERES和ERA5产品相比，新产品的时空分辨率更高，可以捕获更多的细节，从而很好地揭示了短波辐射的精细时空变化，特别是对于1500至1800 LT范围内短波辐射因云的出现而迅速变化的情况而言。
此外，研究还阐明了中国中东部地区新冠疫情期间大气参数对SSRC的影响。研究发现，由于疫情控制措施和臭氧含量的增加，气溶胶浓度降低，导致太阳辐射成分发生显著变化，这强调了连续和精密监测的重要性。
研究小组指出，这项研究在SSRC估计方面取得了重大进展，为东亚提供了一种新型算法和近实时监测系统。该系统对所有四种SSRC及其直射和散射分量的全面覆盖以及高时空分辨率填补了现有产品的空白，使其成为太阳能利用、气候变化研究和环境健康等各种应用的宝贵工具。EAP地区2016-2020年间的SSRC数据和近实时监测系统均可从“云遥感、大气辐射和再生能源”（CARE）网站主页（www.slrss.cn/care/sp/pc/）获得。
论
文
🔹论文标题：
Surface Solar Radiation Compositions Observed from Himawari-8/9 and Fengyun-4 Series
🔹作者：
Husi Letu、Run Ma、Takashi Y. Nakajima、Chong Shi、Makiko Hashimoto、Takashi M. Nagao、Anthony J. Baran、Teruyuki Nakajima、Jian Xu、Tianxing Wang、Gegen Tana、Sude Bilige、Huazhe Shang、Liangfu Chen、Dabin Ji、Yonghui Lei、Lesi Wei、Peng Zhang、Jun Li、Lei Li、Yu Zheng、Pradeep Khatri和Jiancheng Shi。
🔹机构：
Husi Letu，中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室
Run Ma, 中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室和中国科学院大学
T.Y.Nakajima, 东海大学研究和信息中心（TRIC）
Chong Shi，中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室
Makiko Hashimoto, 日本宇宙航空研究开发机构地球观测研究中心
Takashi M. Nagao, 东京大学大气和海洋研究所，日本柏市
Anthony J. Baran,埃克塞特气象局和赫特福德大学物理学、天文学与数学学院
Teruyuki Nakajima, 国立环境研究所全球环境研究中心
Jian Xu, 中国科学院国家空间科学中心
Tianxing Wang, 中山大学地理科学与规划学院和南方海洋科学与工程广东实验室（珠海）
Gegen Tana, 中国科学院国家空间科学中心
Sude Bilige, 内蒙古师范大学信息中心
Huazhe Shang，中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室
Liangfu Chen，中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室
Yonghui Lei，中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室
Lesi Wei，中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室
Peng Zhang, 中国气象局国家卫星气象中心
Jun Li, 中国气象局环境卫星辐射定标与验证重点实验室
Lei Li, 中国气象局中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室（LASW）和大气化学重点实验室
Yu Zheng, 中国气象局中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室（LASW）和大气化学重点实验室
Pradeep Khatri, 东北大学大气海洋研究所
Jiancheng Shi, 中国科学院国家空间科学中心
🔹通讯作者：
Husi Letu，husiletuw@hotmail.com；Chong Shi，shichong@aircas.ac.cn
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期刊介绍
Bulletin of the American Meteorological Society
本刊是针对大众读者的AMS旗舰期刊，覆盖天气、水和气候领域的同行评审文章、简述、评论和趣事短文。
美国气象学会公报 /
BAMS
ISSN: 0003-0007
eISSN: 1520-0477
https://www.ametsoc.org/index.cfm/ams/publications/bulletin-of-the-american-meteorological-society-bams/
