近期，地球科学与技术学院与北京师范大学地理学部热红外定量遥感团队以“ A new bottom-of-atmosphere (BOA) radiance-based hybrid method for estimating clear-sky surface longwave upwelling radiation from MODIS data”为题在国际顶尖期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing上发表关于晴空地表上行长波辐射估算论文。该刊物是遥感领域的国际顶级期刊，郑州大学地球科学与技术学院为第一完成单位，周书贵老师为第一作者，北京师范大学地理科学学部程洁教授为通讯作者。

       地表辐射收支是大气和陆地之间能量和物质交换的驱动因素，其中晴空地表上行长波辐射（SLUR）是地表辐射收支的一个重要组成部分，是导致晴空夜晚地表冷却的主要原因。在蒸散发和土壤湿度估算、干旱监测、陆面过程模拟等方面具有重要意义。

       常规的SLUR遥感估算总共包含两类方法：(1)温度-发射率法，即基于遥感反演的温度和发射率直接估算。该方法物理意义明确，但是由于地表温度和发射率在部分条件下难以精确获取，因此存在一定的局限性。(2) 混合方法，该方法直接基于大气层顶(top-of-atmosphere, TOA)辐亮度估算SLUR。该方法的优势在于不需要分离温度和发射率，避免额外误差的引入。但是TOA辐亮度中包含部分大气信息，因此TOA算法的理论精度受到了限制。该论文发展了一种基于大气层底(bottom-of-atmosphere, BOA)地表出射辐射估算地表长波辐射的方法。该方法的优势在于，其跟经典的TOA混合算法属于同一类，均不需要进行温度和发射率分离，可以避免引入额外误差。该方法包含两部分，第一部分大气校正。假设再分析大气廓线可以有效表征真实大气的形状，只需要算出2个校正参数(温度廓线的偏移和湿度廓线的缩放系数)，就可以基于校正的大气廓线计算得到等效的高精度大气校正参数。基于上述假设，该论文在2个分裂窗通道基础上，引入了1个水汽吸收通道(~7 μm)跟1个二氧化碳吸收通道(~13 μm)发展了物理四通道大气校正算法。第二部分，基于发射率光谱库和大气廓线库以及辐射传输模型，构建了BOA辐亮度-SLUR数据库，拟合得到BOA辐亮度估算SLUR的经验公式，并应用到MODIS数据。该文章搜集SURFRAD, BSRN, HIWATER, OzFlux通量观测网络的数据对估算得到的SLUR进行了验证，结果表明偏差和均方根误差分别为1.65 W/m2 和16.23 W/m2，优于经典的TOA算法。

文章链接： https://ieeexplore.ieee.org/document/10105912/

图1 三种方法估算得到的SLUR在不同角度以及水汽条件下的误差分布。