地表上行长波辐射是地球冷暖的直接指示因子，表征了地球在4-100微米谱段向上半球所有方向辐射的能量总和，是全球变化、对地观测等领域重点关注的物理参量之一。现有研究普遍认为多角度同步观测是捕捉其方向性分布特征并提高估算精度的关键，但当前主流星载热红外传感器（GOES-R ABI、FY-4A AGRI等）均只有一个观测角度，角度数量稀少导致地表上行长波辐射估算精度长期难以突破，未校正热辐射方向性的遥感产品呈现系统性偏差。新一代静止卫星可提供2-4公里空间分辨率、10-30分钟时间分辨率、0-70度观测天顶角的遥感信息，基于单角度卫星观测准确估算半球积分的地表上行长波辐射是地表辐射平衡领域的热点与难点。

图1. 地表上行长波辐射角度维信息重构技术原理示意图

近日，中国科学院空天信息创新研究院（空天院）副研究员、中国科学院青年创新促进会会员曹彪等在静止卫星信息重建领域取得重要进展，突破了基于时间维密集观测的地表上行长波辐射角度维信息重构技术（见图1）。研究团队首先将方向性分布特征分解为三个子特征（“核”）的线性加权，然后将各个子特征的权重参数化为观测时间的非线性函数，所构建的动态热辐射方向性核驱动模型具备角度特征与时间特征的同步模拟能力，利用静止卫星时间维密集观测可以标定该模型所有未知数，进而实现任意时刻的角度维信息重构，校正热辐射方向性的新方法可将均方根误差降低22.1%、将平均偏差显著降低62.7%（见图2-3）。相关研究成果发表在遥感Top期刊《环境遥感（Remote Sensing of Environment）》。

图2. 20个高代表性AmeriFlux验证站点的空间分布

图3. 不同局地时刻热辐射方向性校正前后的产品精度对比

该研究成果由空天院副研究员曹彪、研究员柳钦火等，广东省科学院广州地理研究所秦伯雄博士、研究员陈水森，法国生物圈空间研究中心研究员J.-L. Roujean、J.-P. Gastellu-Etchegorry，葡萄牙海洋大气研究所S.L. Ermida博士，卢森堡科学技术研究所胡添博士共同完成。研究团队长期关注热辐射方向性遥感建模与反演，提出了基于几何光学理论的解析模型系列及核驱动模型系列，创新了基于时间维密集观测的角度维信息重构技术，率先发布了静止卫星地表上行长波辐射的角度校正产品。该角度维信息重构技术有望提升新一代静止卫星（GOES-R、MTG、FY4等）地表上行长波辐射遥感产品的质量，促进对地表能量平衡过程的科学认识。

该研究得到国家自然科学基金重点项目、中国科学院青年创新促进会会员项目等支持。

A thermal radiation directionality correction method for the surface upward longwave radiation of geostationary satellite based on a time-evolving kernel-driven model