全球陆地地表入射太阳辐射的气象观测和卫星遥感综合研究

地表入射太阳辐射的变化是天气和气候变化的主要参量和驱动力。但是它的直接观测太少，没有很好的区域代表性。卫星遥感反演地表入射太阳辐射具有很好的区域代表性，但是因为受卫星遥感陆地上空大气气溶胶以及中低层云光学特征的能力限制，很难满足气候变化研究的精度要求。本研究的主要任务是利用气象观测，来提高卫星遥感地表入射太阳辐射产品的精度。我们计划：（1）使用最新的气溶胶观测来建立气象能见度与气溶胶厚度之间的关系；（2）使用最新的星载雷达云廓线观测来融合卫星和气象云观测来改进云量的估计；（3）使用最新的辐射观测建立日照时数与地表入射太阳辐射的关系，重建地表入射太阳辐射；（4）最后通过数据融合的方法得到地表入射太阳辐射的最优估计。预期成果包括近30年全球陆地上空大气气溶胶光学厚度，云量和地表入射辐射的站点和格点数据，研究它们的长期变化特征，并为气候变化研究提供高精度数据。

综合使用气象观测资料和卫星遥感数据，系统研究了全球陆表太阳辐射观测误差、长期变化特征及其对气温年代际变化的贡献。利用日照时数对1982年以来全球陆表太阳辐射进行了定量重建，利用气温日较差对过去百年全球陆表太阳辐射进行定性重建。通过互相对比，量化了地表太阳辐射观测数据在小时、日、月、年和年代际时间尺度上的误差。发现1960-1990年间太阳辐射的全球暗化没有明显的城市偏差，已有的研究没有考虑太阳辐射城市和乡村站点的空间分布的不均一性，这一结论为理解IPCC第四次和第五次评估报告在这一方面的争端提供了合理解释；发现CMIP5模式模拟得到1960-1990年间中国地区太阳辐射的暗化速率与观测相比相对较低，主要是因为仪器灵敏度漂移造成的观测资料明显高估太阳辐射的暗化速率，并不是因为国外科学家指出的模式使用排放源清单故意压低中国地区大气气溶胶浓度的增加。发现CMIP5模式模拟全球平均地表太阳辐射并没有系统偏差，以前研究认为全球气候模式高估地表太阳辐射10 Wm-2，主要因为用来验证模式的太阳辐射观测站点主要在陆地上，而模式在陆地上有正的偏差，而在海洋上平均偏差较小。发现1940-1970年代全球陆表太阳辐射的降低对气温有0.16°C的降温作用，为这一时期的增温停滞提供了合理解释。