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基于月基观测光变曲线的地气系统向外辐射能量反演方法研究

月基对地观测,地气系统向外辐射能量,反演方法

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.29 行星大气

月基对地观测为类地行星超远距离遥感探测提供天然验证平台，以其空间一致、时间连续的视角实现对地球（宜居行星典型样本）的超远距离观测，成为类地行星地气系统辐射特性研究的全新验证途径。在行星尺度观测构型下，大气层顶向外辐射能量的辐射特征可被整合为连续光变曲线，该曲线蕴含辐射总量、周期性变化等关键信息，是反演全球地气系统向外辐射能量分布、探究大气层顶辐射平衡的核心观测载体。本文针对月基光变曲线反演地气系统向外辐射能量的核心难题，即视角固定、地相角效应显著、辐射信号积分混叠，聚焦行星光变曲线解析与辐射反演，开展反演方法研究，为类地行星大气辐射反演提供技术参考。首先，基于月基观测几何，系统分析其几何约束特征，阐明地相角、地球昼夜分布对月基光变曲线形态的调制机制，明确光变曲线幅值、周期及畸变特征与地气系统辐射总量、大气辐射各向异性的内在关联，为辐射能量信息提取提供理论支撑。其次，以行星光变曲线解析结果为基础，采用球谐函数对辐射能量场展开与重构，对比分析不同时空尺度反演偏差，发现传统月尺度反演存在系统性偏高，且偏差与地相角依赖的行星大气辐射各向异性显著相关。为此，提出融合行星光变曲线分解与先验物理引导信息的约束反演方法，通过优化球谐系数抑制几何畸变与信号混叠，提升反演精度与物理一致性。本研究可为地球辐射能量平衡监测提供支撑，也为类地行星光变曲线解析、辐射能量平衡研究提供可迁移方法。