陆地表微波比辐射率复杂多变，造成卫星微波被动观测反演大气参数存在较大不确定性，难以形成高质量的卫星遥感产品；也使得许多星载微波资料难以同化应用到现有的数值天气预报模式，极大限制了陆地上空星载微波观测资料的广泛应用。根据地表比辐射率模型或卫星观测反演的地表微波比辐射率的准确性受陆地表复杂性、植被类型和土壤湿度等影响，尤其全球范围内必要的输入参数的可用性和准确性。因此，地表微波比辐射率正确获知需要更多的现场观测数据进行验证和改进。
为此，中国科学院大气物理研究所LAGEO微波遥感研究团队，在大气所香河观测站构建了一套多地表微波比辐射率观测系统，其创新性在于，将一部双频双极化微波辐射计（RPG-4CH-DP）搭载在自动移动观测平台上，定时定点自动化往返扫描观测5块不同下垫面观测场地（水池、水泥地、沙地、土地和草地），采用垂直天顶观测和多角度对地观测方式，长期稳定地获取多种地表的微波极化辐射和大气辐射亮温，进而获取高时间分辨率的多种地表多角度的地表微波比辐射率信息。利用该观测系统的观测资料，研究人员初步分析了典型地表微波比辐射率的变化特征。这部分研究成果近期发表在大气探测领域期刊《Atmospheric Measurement Techniques》上。卫星微波遥感专家翁富忠研究员看了论文后评价说：该工作有意义，对于验证不同条件下我们的地表辐射率模式很有用。
目前该观测系统运行稳定，已经累积长达3年的观测数据，有助于提炼出适合不同下垫面的地表比辐射率参数化方法，用以增强陆面星载微波观测资料的同化应用；也为地表比辐射率模式验证提供帮助。
这一工作得到了国家自然科学基金和中国科学院仪器设备功能开发技术创新项目的共同资助，何文英副研究员为第一作者，并与陈洪滨研究员共为通讯作者。论文信息如下：
He, W.*, Chen, H. *, Xuan, Y., Li, J., Duan, M., and Nan, W.: Ground mobile observation system for measuring multisurface microwave emissivity, Atmos. Meas. Tech., 14, 7069–7078, https://doi.org/10.5194/amt-14-7069-2021, 2021.
图1 位于香河观测站的多地表微波比辐射率移动观测系统的现场照片
图2 观测系统观测的2018年10月多种下垫面的地表微波比辐射率(a)及其极化差(b)随观测角度的变化