文章标题：Validation of the CERES Clear-Sky Surface Longwave Downward Radiation Products Under Air Temperature Inversion

发表期刊：MDPI Remote Sensing

在线时间：2025年12月

作者：孙浩，硕士生，研究方向为热红外定量遥感; 

曾琪，讲师，研究方向为地表辐射收支参量的遥感反演、产品评价及其时序分析

张婉春，研究员，研究方向为大气辐射参数反演与应用

程  洁，教 授/博导，长期从事定量遥感与地球辐射平衡研究

作者单位：北京师范大学 遥感与数字地球全国重点实验室；成都理工大学；中国气象局 国家卫星气象中心

摘要

本研究首次评估了大气逆温（ATI）条件下CERES地表下行长波辐射产品的性能。研究收集了来自四个通量观测网络、全球分布的409个地面站点连续三年的观测数据，并利用MODIS大气廓线产品来识别每个地面站点的ATI廓线。CERES三种SLDR估算模型（模型A、B和C）在ATI条件下均表现出明显的精度下降，无论是在极地还是非极地地区，也无论是白天还是夜间。在ATI条件下，模型A和B的偏差/均方根误差（Bias/RMSE）大约增加了10.0/5.0 W/m²，而模型C大约增加了 5.0/1.0 W/m²。敏感性分析表明，伴随ATI发生的大气逆湿（AMI）加剧了这种精度下降；Bias和RMSE均随AMI强度的增加而增加。这些结果强调了未来改进CERES SLDR算法的必要性。

研究结果               

图1展示了CERES三个模型的总体性能。在ATI条件下，SLDR的分布范围相对较窄，主要集中在100到250 W/m²之间。这种低值普遍的情况是因为ATI事件主要发生在极地地区和夜间。CERES晴空SLDR产品被显著低估，导致模型A、B和C分别出现了较大的负偏差（Bias），分别为-14.63 W/m²、-20.81 W/m²、and -9.67 W/m²，相应的均方根误差（RMSE）值分别为22.44 W/m²、29.15 W/m²和22.79 W/m²。相反，正常大气条件下的SLDR样本分布在更宽的范围（100–450 W/m²），并且围绕1:1线对称分布，其偏差分别为-5.38 W/m²、-11.82 W/m²、and -5.7 W/m²，RMSE为17.36 W/m²、23.18 W/m²和21.71 W/m²。

本研究同时验证了大气逆温条件下CERES晴天SLDR在极区和非极区、白天和夜间的精度，发现三种模型都出现了低估的现象。

表1  CERES晴天SLDR在极区和非极区的验证精度

表2 CERES晴天SLDR在白天和夜间的验证精度

论文链接

Sun, H.; Zeng, Q.; Zhang, W.; Cheng, J. Validation of the CERES Clear-Sky Surface Longwave Downward Radiation Products Under Air Temperature Inversion. Remote Sens. 2025, 17, 4012. https://doi.org/10.3390/rs17244012