中国区域地表入射太阳辐射融合估算及其时空变化分析

Solar radiation is one of the major driven forces of the Earth’s climate system, and it directly determines the carbon and the hydrological cycles on the Earth. However, the radiation sites in China are sparse and unevenly distributed. Moreover, the spatial and temporal resolutions, time range, and accuracy of the current global solar radiation products from satellite observations can not match the land surface process models and global change research requirements very well. On the basis of the previous studies, this project aims to present an in-depth research on land surface incident solar radiation (Rs) estimation and its spatial-temporal variations over China with multiple data sources. The major work includes: (1) Developing an improved Look-up table method to estimate Rs at the surface using satellite data over China; (2) Reconstructing Rs at the surface using ground measured meteorological parameters based on Artificial Neural Networks (ANN); (3) Blending the retrieved Rs from satellite observation and the reconstructed Rs from ground measurements based on the thin-plate smoothing spline ; (4) Analyzing the spatial-temporal variation characteristics of Rs over China using the blended Rs, ground measurements, and satellite products, and finally exploring the changing mechanism and reasons.

太阳辐射能量是气候系统的基本驱动力之一，直接决定了全球碳、水循环等关键过程。我国地面太阳辐射观测站点稀少且分布不均，现有卫星遥感产品时空间分辨率、时间跨度和精度上很难同时满足地表过程模型及全球变化研究的需求。本项目申请者拟在前期研究的基础上，针对地表入射太阳辐射估算存在的问题，在中国区域开展进一步细化和深入研究，具体包括：发展基于改进的查找表算法的地表入射太阳辐射遥感估算模型；发展利用严格质量控制的地面台站辐射观测数据和地面站点气象要素观测数据基于人工神经网络（ANN）的地面入射太阳辐射重建方法；构建基于样条函数的利用卫星遥感反演的和利用地面气象观测要素重建的地表入射太阳辐射的融合算法；在此基础上，利用融合反演的高时空分辨率高精度地表入射太阳辐射反演数据，联合结合地面气象观测要素和卫星遥感数据分析中国区域地面入射太阳辐射时空变化规律，揭示其变化机制和原因。

太阳辐射能量是气候系统的基本驱动力之一，直接决定了全球碳、水循环等关键过程。我国地面太阳辐射观测站点稀少且分布不均，现有卫星遥感产品时空间分辨率、时间跨度和精度上很难同时满足地表过程模型及全球变化研究的需求。针对当前地表入射太阳辐射数据（地面、再分析、模式模拟和遥感）存在的问题，本项目在实施过程中发展了基于多源卫星观测数据（MODIS和AVHRR等）地表入射太阳辐射估算模型，尝试利用样条融合算法融合估算遥感反演数据和地面站点气象观测要素重建的地表入射太阳辐射提高反演精度，并在此基础上分析了中国近长时间序列地表入射太阳辐射时空分布特征及影响机制。在项目支持下，本项目生产了遥感反演的地表入射太阳辐射数据集一套；基于气象观测要素重建的地表入射太阳辐射数据集一套；基于地表入射太阳辐射融合估算结果数据集。且在国内外公开发表SCI学术论文7篇，EI检索论文接收1篇。该项目的实施过程严格按照申请书中内容实施，完成了项目申请书研究目标。项目相关研究成果，可为其他科学研究提供相关地表太阳辐射基础数据。