月球视角观测有望捕捉地球出射辐射“指纹”

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地球辐射收支是地球—大气系统的关键过程,与全球气候及环境变化密切相关。研究人员指出,尽管现有卫星观测显著推动了对地球辐射收支的认识,但低轨道与地球静止轨道卫星在时间连续性与空间一致性方面难以兼顾,如何更准确刻画地球出射辐射的变化规律仍是相关研究的重要环节。

近日,发表于《地球物理研究杂志:大气》的一项研究提出,月球平台的整体地球观测可为上述问题提供不同于传统卫星的观测视角。该研究由中国科学院大气物理研究所、中国科学院空天信息创新研究院以及中国科学院大学的科研人员共同完成。

论文第一作者、中国科学院大气物理研究所叶汉林博士表示,传统观测往往更侧重区域或局地辐射特征;而从月球观测时,地球以完整圆盘呈现,有助于提取行星尺度的主导信号,并在一定程度上抑制小尺度天气过程带来的扰动。

研究团队报告称,月球平台观测到的地球出射辐射变化主要由一阶和二阶球谐函数主导,这两类分量对变化规律的解释度合计约为90%。研究人员将其描述为对出射辐射变化进行“降噪”,从而更清晰地识别行星尺度的辐射特征,并将这些球谐分量比作地球出射辐射的“指纹”。

在周期性变化方面,研究进一步给出了不同周期对应的主导成分:朔望月周期(与月相相对地球的变化相关)主要由扇区谐波分量主导;恒星月及其半周期主要与带状谐波分量相关,其驱动因素为月球轨道导致观测点纬度的周期性变化;日内周期则反映地球自转引起的观测视场动态变化。

该研究通讯作者、中国科学院空天信息创新研究院郭华东教授表示,基于月球的平台可为地球提供一种新的、持续的整体观测视角。研究认为,整体地球观测有望为更准确估算地球出射辐射,并推进全球气候变化观测研究提供支持。


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