《複雜地形區地表短波輻射估算及時空擴展研究》是依託北京師範大學，由閻廣建擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：複雜地形區地表短波輻射估算及時空擴展研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：閻廣建
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
地表短波輻射是總輻射的主導因素，是整個地球系統物質與能量循環的主要驅動力，但是目前的全球輻射產品未充分考慮雲和複雜地形的綜合影響，且空間解析度較粗，難以滿足實際套用的需求。本項目在已建立的水平地表全天候短波輻射傳輸模型的基礎上，綜合考慮太陽-雲-地-觀測之間的幾何關係，耦合地形因素，建立適合複雜地形區的全天候短波輻射傳輸模型，利用極軌衛星數據，實現複雜地形區高空間解析度地表短波輻射分量估算；以此為基礎，在區域尺度建立雲覆蓋度和地形統計因子耦合的參數化模型，尋找區域耦合模型估算短波輻射分量的最優空間尺度；結合極軌和靜止衛星數據，在最優空間尺度實現1小時解析度地表短波輻射分量的估算，提取地表短波輻射的日變化特徵並進行時間擴展，得到日平均的複雜地表短波輻射；最後，結合計算機真實場景模擬和野外實驗對所提出的複雜地表全天候短波輻射模型和反演算法進行綜合驗證。
結題摘要
地表短波輻射是地球系統物質與能量循環的主要驅動力，現有的遙感輻射產品未考慮地形起伏的影響，極大制約了對全球輻射分布的準確刻畫。地形和雲的綜合建模、反演與真實性檢驗是當前遙感輻射收支研究的前沿和難點。 本項目針對複雜地形區有雲條件下短波輻射估算，從模型建立與反演、尺度擴展和真實性檢驗幾個方面開展研究，發表SCI論文54篇，其中TOP期刊論文19篇，授權發明專利6項，制訂國家標準1項，超額完成既定任務，所取得主要成果如下： 1、綜合考慮太陽-坡面-觀測之間的幾何關係，建立了複雜地形區多尺度方向性反射模型和地表反照率估算模型，全面分析了地形效應對反射率、植被指數以及下行輻射的影響。綜合考慮太陽直射遮蔽、天空散射遮蔽及周圍地形反射輻射貢獻，定量刻畫了山區雲陰影位置不確定性對高解析度輻射估算的影響，構建了耦合人工神經網路的山區短波輻射估算模型SWTRM，成功考慮了雲和地形的耦合作用，實現了複雜地形區高低兩種空間解析度地表短波輻射建模和分量估算。 2、發展了複雜地形區短波輻射時空尺度轉換方法，建立了大尺度雲覆蓋度和地形統計因子耦合的參數化模型，分析論證了區域耦合模型估算短波輻射分量的最優空間尺度，提取了地表短波輻射的日變化特徵並進行時間擴展，得到了日平均的複雜地表短波輻射，研究顯示地形導致日均輻射誤差可達50w/m2以上。 3、提出了計算機真實場景模擬和野外實驗相結合的真實性檢驗方法體系，在真實性檢驗方法和計算機真實場景模擬方面取得了全面突破。針對葉面積指數的準確測量，創立了路徑長度分布法，將傳統的葉面積指數測量精度提高了一倍。針對雷射雷達數據的高效處理，提出了布料模擬濾波算法CSF，被多款國際著名數據處理軟體集成。針對大場景模擬，建立了三維真實結構模擬模型LESS，相比目前國際上最熱門的DART模型，在精度相當情況下，效率提高了20倍，可一次性模擬5*5km的範圍。
