中国科大利用风云卫星微波遥感探测全天空陆面蒸散发取得重要进展
近日，中国科大地球和空间科学学院、风云卫星遥感联合实验室李锐教授团队及合作者在利用中国风云卫星全天空探测陆面植被蒸散发研究取得重要进展，在地球科学Nature Index期刊《Journal of Geophysical Research：Atmospheres》在线发表了最新研究成果“Monitoring Daily All-Sky Evapotranspiration Over the East Asian Continent Using Multi-Channel Passive Microwave Measurements From Fengyun-3B Satellite of China”。论文第一作者为地空学院行星大气与全球变化专业王怿璞特任研究员，李锐教授为通讯作者，合作者包括中国气象局气象探测中心张鹏研究员。该研究受到国家自然科学基金重点项目和面上项目、国家重点研发计划课题、风云气象卫星专项和江淮气象联合基金、双一流经费专项资金等多个项目联合资助。
陆表蒸散发（Evapotranspiration，简称ET）每年将 2/3 的全球陆面降水返回大气，同时消耗约50%的地表净辐射能量，因而是陆地水循环和能量循环的关键环节。卫星遥感是获取长时间、大尺度下非均匀植被下垫面蒸散所不可替代的观测手段。长期以来，云的存在一直是困扰卫星遥感反演陆面ET的一个重要障碍。卫星被动微波遥感具有穿云能力强、能全天候使用等优点，在探测多云复杂天气下的植被状态、定量反演ET方面具备很大潜力。近年来，我国风云极轨卫星搭载的微波辐射计在观测能力和业务化应用水平上取得了巨大成就，因其具备全天候、大尺度的探测能力，已被用于大气和陆面重要参数的反演和应用研究。然而，风云卫星被动微波遥感探测在陆面ET的研究领域还是空白，缺乏自主可控的国产遥感反演方法和数据集。
图1：基于风云3B微波遥感的ETFYEDVI模型框架及其验证流程
针对此挑战，团队利用风云3B极轨卫星被动微波反演的植被指数EDVI，针对ET的能量分配和植被导度构建了参数化约束方案，同时联合其他多源卫星遥感辐射数据、再分析资料，发展了面向风云卫星的逐日全天空陆面ET物理反演模型（ETFYEDVI）（图1）。图2展示了模型考虑（a）和不考虑（b）微波EDVI的反演精度的比较。可以看到，考虑风云3B的微波EDVI之后，逐日、全天空ETFYEDVI的估算精度得到了明显提升(R2从0.56提升到0.74，RMSE从1.31减小到0.78 mmday-1)。更重要的是，ETFYEDVI能够有效反映中国及周边地区大尺度复杂云盖下逐日ET的时空变化格局，即便在云量超过80%中国南部多云地区依然具有良好表现（图3）。
该研究成果是风云卫星遥感联合实验室在利用国产卫星遥感碳水循环研究领域的重要突破，对进一步发展高质量的、国产自主可控的、高时空分辨率蒸散发反演算法和数据集奠定了基础。
图2：考虑（a）和不考虑（b）微波EDVI所反演的逐日ET的精度比较。
图3：东亚地区全天空ETFYEDVI（第一行）和云量（第二行）的逐日变化时空格局。图中展示的是2017年6月10日至17日连续8天的结果。该时期内每天都有超过 85% 的陆面区域被云覆盖。
文章链接： https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2025JD043317
参考文献：Wang, Y., Hu, J., Li, R., Zhang, P., Song, B., & Liu, Q. (2025). Monitoring daily all‐sky evapotranspiration over the East Asian continent using multi‐channel passive microwave measurements from Fengyun‐3B satellite of China. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 130(10), e2025JD043317.