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风云卫星驱动地表太阳辐射遥感反演和短临预报

风云卫星,短临预报,地表太阳辐射,遥感反演

主题3 技术、台站、交叉 > 专题3.2 风能太阳能气象

在“双碳”战略驱动下，我国能源转型加速，光伏市场虽实现指数级增长，但进一步大规模部署仍面临诸多挑战。建立高精度、高分辨率的地表太阳辐射反演方法与短临预报技术，成为能源气象领域的迫切需求。卫星遥感是获取高精度、时空完整地表太阳辐射数据的最重要手段，但我国长期以来主要依赖日本Himawari-8、欧洲Meteosat等国外卫星产品，不仅因静止卫星定位点限制难以完整覆盖中国全域，即便通过空间“缝合”也面临时空异质性问题，更核心的制约在于自主地表太阳辐射反演与短临预报技术有待进一步发展。我国新一代静止气象卫星风云四号（FY-4）搭载的先进成像仪具备与国际同类仪器相当的观测能力，可提供分钟级、亚公里级、14通道的观测数据，在太阳能资源研究中潜力巨大；而风云二号（FY-2）系列卫星已累计在轨运行二十年，其长时序观测数据可作为重要补充。基于国产风云卫星构建覆盖全国的长时序、高分辨时空无缝地表太阳辐射气候产品，并发展短临预报技术，有望成为推动我国太阳能产业自主发展的有效路径。

本文发展了一种基于Heliosat-2模型的区域适应性半经验反演算法，利用FY-4单个可见光通道观测值反演得到百米级地表太阳辐射，在空间分辨率和准确性上均优于日本Himawari-8辐射产品。在此基础上，将高分辨反演算法迁移至FY-2系列卫星，构建了中国全域长时序（2005—2024年）、高分辨（1公里）时空无缝地表太阳辐射卫星遥感数据产品，提供了比现有多数产品更精细的太阳能资源空间分布信息。基于该自主数据产品，评估了我国近二十余年太阳能资源的时空分布与稳定性，并发展了地表太阳辐射短临预报技术，结合精细化光伏模型链实现了区域性光伏输出功率短临预报。研究结果表明，国产风云卫星能够满足太阳能应用及大气科学基础研究对高精度、高分辨地表太阳辐射时空信息的迫切需求，构建完全基于国产静止气象卫星的长时序高分辨辐射气候产品，可有效提升我国太阳能资源自主评估能力，推动风云卫星在能源气象领域的深化应用。