【摘 要】
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太阳短波辐射(Downward Surface Shortwave Radiation,DSSR)是地球主要的能量来源,是生态、水文和气候等陆面过程模型的重要输入参数。卫星遥感数据能提供时空连续的大气和地表信息,是全球或区域日尺度太阳短波辐射研究的重要数据源。极地轨道(极轨)卫星具有高空间分辨率-低时间分辨率特征,而静止轨道卫星具有高时间分辨率-低空间分辨率特征。因此,如何利用极轨卫星与静止卫星各
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太阳短波辐射(Downward Surface Shortwave Radiation,DSSR)是地球主要的能量来源,是生态、水文和气候等陆面过程模型的重要输入参数。卫星遥感数据能提供时空连续的大气和地表信息,是全球或区域日尺度太阳短波辐射研究的重要数据源。极地轨道(极轨)卫星具有高空间分辨率-低时间分辨率特征,而静止轨道卫星具有高时间分辨率-低空间分辨率特征。因此,如何利用极轨卫星与静止卫星各自优势,获取高空间分辨率日尺度太阳短波辐射成为当前研究的热点。本文主要研究基于静止轨道卫星辐射产品空间降尺度和极轨卫星辐射数据时间尺度扩展方法获得日尺度DSSR。具体研究内容及主要结论如下:(1)在太阳短波辐射空间异质性大的黑河中上游地区,对静止气象卫星Himawari-8(H-8)10 min辐射产品(5 km)进行空间降尺度至50 m,然后对降尺度结果进行积分获得日均DSSR数据。选择黑河中上游地区6个辐射站点3002个样本数据对50 m H-8空间降尺度结果进行精度验证。结果表明,10 min H-8空间降尺度DSSR数据具有较高精度,判定系数R~2为0.98,平均偏差MBE为40.95 W/m~2,均方根误差RMSE为69.00 W/m~2。将降尺度结果进行积分后的日均太阳短波辐射也具有较高精度,45个样本数据的R~2为0.96,MBE为41.57 W/m~2,RMSE为49.25 W/m~2。总体上,空间降尺度后无论是10 min还是日均太阳短波辐射精度均高于对应卫星遥感辐射产品,且能够呈现更加详细的地表太阳短波辐射时空变化信息。(2)在祁连山老虎沟地区,将高空间分辨率Sentinel-2(10 m)卫星过境时刻DSSR数据通过正弦模型进行日尺度扩展,分别获得Sentinel-2 10 min和日均太阳短波辐射数据。验证结果表明,模型估算的10 min数据与站点观测的太阳短波辐射日变化趋势基本一致,R~2为0.97,MBE 30.97 W/m~2,RMSE为93.76 W/m~2。时间尺度扩展后的日均太阳短波辐射数据精度较高,52个样本数据的MBE和RMSE分别为41.06 W/m~2和88.90 W/m~2。(3)利用老虎沟12号冰川站点实测数据对两种日尺度估算方法进行适用性对比,由于数据获取的限制,选择了2018年8月17日相对晴空数据进行验证。结果发现在50 m空间尺度上,H-8空间降尺度法(R~2=0.96,MBE=-2.39W/m~2,RMSE=76.69 W/m~2)总体精度优于Sentinel-2时间尺度扩展法(R~2=0.97,MBE=10.70 W/m~2,RMSE=95.97 W/m~2)。但是,Sentinel-2太阳短波辐射数据空间分辨率为10 m,相比于50 m H-8空间降尺度DSSR数据能够呈现出更加丰富的细节信息。
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