地表下行短波辐射(Downward Surface Shortwave Radiation,简称DSSR)也称为太阳辐射,是太阳辐射在4μm以下短波波段的积分。DSSR是地表辐射估算和诸多陆地表面模型建立过程中的重要参数之一,其时空动态很大程度上控制着地表温度变化、水文循环和陆地净初级生产力,进而影响和调节全球气候变化和全球能量平衡。因此,地表下行短波辐射对开展农业、气候学、生态学和水文学等相关科学研究不可或缺。除传统地面站点观测外,卫星遥感逐渐成为当前估算DSSR的重要手段。目前,国内外已有多种DSSR产品,但是其空间分辨率往往在几公里甚至数十公里。虽然部分高分辨率遥感卫星数据可以获得高分辨率DSSR数据,但由于其较低时间分辨率的影响,无法实现DSSR的长时序动态监测。本文选择西班牙东北部和牛比利斯山脉部分区域作为研究区,基于辐射传输理论和辐射传输过程中的尺度不变性原理,建立无云条件和有云条件下的DSSR空间降尺度参数化方案,并对欧洲第二代静止气象卫星数据(MSG)粗空间分辨率(3 km)DSSR产品数据进行降尺度,得到30 m尺度的高空间分辨率DSSR降尺度结果。同时,对无云条件下的降尺度结果的验证评估包括了不同时刻、不同季节的变化规律分析、不同坡度坡向下的空间分布分析,以及日序列降尺度结果与地表站点实测数据的直接对比验证;对云覆盖下的年序列降尺度结果则采用长时序的降尺度结果分别通过时空动态分析及地面站点实测数据进行验证评估。验证结果表明,在无云条件下的日序列DSSR降尺度结果和有云条件下的年序列DSSR降尺度结果与对应的地表站点测量值均表现出较高的相关性,视觉效果有了实质性的提升,DSSR降尺度结果测定系数R~2和均方根误差(RMSE)均有改善。总体而言,本论文的研究成果可分别作为无云条件和有云条件下,从粗分辨率DSSR产品中获得可靠且高分辨率DSSR数据的新方法。本文有以下创新点:(1)本文基于欧洲第二代静止气象卫星采集的MSG DSSR产品数据和ALOS DEM高分辨率地形数据,考虑无云条件和有云条件下的地表下行短波辐射的不同传输过程,分别提出对应天气条件下的DSSR降尺度方法。(2)在无云天气下时,利用辐射传输过程中的尺度不变关系,建立粗分辨率像元(DSSRc)与高分辨率像元(DSSRh)之间的参数化方案,将下行短波总辐射分解为水平面上的直接散射和散射辐射分量,基于参数化方案分别对直射辐射和散射辐射降尺度至水平地表,再将水平地表辐射分量引入地形参数进行地形校正得到高分辨率真实地表DSSR。(3)基于无云条件下降尺度模型的基本思想,对部分算法进行了优化,将Landsat-8辐亮度数据有云与无云像元之间的比值权重来近似地表示云层透过率,将该权重信息加权到粗分辨率像元(DSSRc)。同时,使用3×3平滑窗口来平滑空间异质性较大的MSG DSSR原始数据,估算出有云条件下有云像元下的地表下行短波辐射,进而提出有云条件下的DSSR降尺度方法。