塔克拉玛干沙漠作为我国最大的沙漠，在全球气候系统中具有重要地位。该地区地表能量平衡过程复杂，而红外地表发射率（LSE）是影响地表-大气能量交换的关键参数。精确测量沙漠地区LSE的日变化特征，对于提高气候模型模拟精度、优化遥感地表温度反演算法以及监测区域环境变化具有重要意义。 

沙漠所数值预报研究团队利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR），首次在塔克拉玛干沙漠腹地开展了高时间分辨率（每小时）的LSE实地观测实验。研究发现，沙漠地表发射率存在显著的波长依赖性，日平均值在9.1μm波段为0.827，在12.1μm波段达到峰值0.969，其中14.3μm波段日变化幅度最大（Δε=0.080）。研究揭示了三种主导LSE日变化的物理机制：石英矿物晶格振动在高温下的增强效应、地表热胀冷缩引起的微观结构变化，以及夜间辐射冷却对边界层的稳定作用。

图1. LSE不同波长和条件下的反照率（RC）和地表比辐射率（LSE）性能分析。（a）不同波长（8.3微米至14.3微米）的反照率（RC）时间序列。（b）9.1微米地表比辐射率（LSE）的小时反照率（RC）值与不同波长的关系。（c）相关矩阵，显示反照率（RC）、相对湿度（0.5米处）、气温（0.5米处）、地表温度（0厘米处）、风速（0.5米处）和土壤湿度（5厘米处）之间的关系。（d）散点图矩阵，展示相同变量之间的关系，颜色的深浅表示相关性的强弱。阴影区域表示夜间时段（2023年6月20日世界时14:00至22:00）。

Fig 1. Analysis of RC and LSE performance across different wavelengths and conditions. (a) Time series of RC values for various wavelengths (8.3 μm to 14.3 μm). (b) Hourly RC values of 9.1 μm LSE for different wavelengths. (c) Correlation matrix showing relationships between RC, RH (0.5 m), TA (0.5 m), ST (0 cm), WS (0.5 m), and SM (5 cm). (d) Scatter plot matrix illustrating the relation-ships between the same variables, with color intensity representing correlation strength. The shaded regions denoting night-time (14:00–22:00 UTC, 20 June 2023) 

研究还发现，传统卫星反演产品（如MODIS）因假设发射率静态不变，在极端干旱区存在12%–15%的低估，可能导致地表温度反演误差达2 K。团队通过模型对比提出，正弦函数能更准确捕捉LSE的日周期特征（R²较多项式模型提高23%），尤其是14.3 μm波段因其高敏感性，可作为监测沙漠地表-大气相互作用的理想指标。 

相关成果以“Diurnal Variations of Infrared Land Surface Emissivity in the Taklimakan Desert: An Observational Analysis”为题发表在Remote Sensing，论文第一作者为沙漠所马玉芬副研究员，通讯作者为沙漠所买买提艾力·买买提依明研究员。研究得到“天山英才”科技创新团队项目（2022TSYCTD0007）、新疆自然科学基金（2022D01B229）和中国气象局创新团队项目（CMA2024QN13）支持。 

原文信息：Ma, Y.; Zeng, K.; Aihaiti, A.; Liu, J.; Liu, Z.; Mamtimin, A. Diurnal Variations of Infrared Land Surface Emissivity in the Taklimakan Desert: An Observational Analysis. Remote Sens. 2025, 17, 1276.

文章链接：https://doi.org/10.3390/rs17071276

（作者：马玉芬 校对：张旺 审核：姚俊强）