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气溶胶光学厚度缺失值填充：固定秩克里金的多尺度实现及验证

气溶胶,固定秩克里金,缺失值填充

主题3 技术、台站、交叉 > 专题3.2 风能太阳能气象

可再生能源，尤其是太阳能，对于应对气候变化和保障能源安全至关重要。太阳辐射的时空变化受到气溶胶和云等大气因素的调制，气溶胶通过改变阳光的散射与吸收，进而影响地表太阳辐射的强度。 因此对气溶胶光学厚度（AOD）的准确刻画成为太阳辐射资源评估的重要基础。然而，卫星观测的 AOD 数据由于云覆盖和地表高反照率等原因存在数据缺口。因此，需要对 AOD 的时空过程进行合适的统计建模以填补缺测值，从而获得可靠且无间隙的数据集。 由于该插值问题潜在的高维特性，传统地统计方法在计算上难以操作。本研究采用空间混合效应模型描述 AOD 过程， 将空间变化分解为大尺度、小尺度与精细尺度，并通过协变量与空间基函数进行联合表征。 由于空间基函数的维数固定，且远小于原始数据维数，该方法称为固定秩克里金（FRK），从而使空间预测在计算上可实现。本研究在经验层面将 FRK 应用于中分辨率成像光谱仪（MODIS） 的月尺度与日尺度 AOD 观测。在月尺度数据集上，以气溶胶地基观测网络（AERONET）作为地面真值， 结果表明 FRK AOD 优于多种基准方法，包括反距离权重插值、DeepKriging 与 MERRA-2 再分析。 进一步地，在日尺度数据集上， FRK 能够有效处理大规模数据，而其他替代方法往往由于计算不可行而失败。