本文选取贵州省境内贵阳站、 从江站、 三穗站、 桐梓站、 威宁站、 沿河站和紫云站作为代表站， 站点位置见图1［该图是基于国家测绘地理信息局标准地图服务系统下载的审图号为GS（2017）3320号的标准地图制作， 底图无修改］， 7个站点分布匀称， 代表性较好。7个站均按照一级辐射站标准建设， 其中贵阳、 威宁、 桐梓、 三穗站为国家基准站， 紫云、 从江、 沿河站为国家一般站。本文采用该7个辐射站2018 -2019年逐时总辐射观测数据， 数据来源于贵州省气象信息中心。

FY-4A地面太阳辐射产品（Ground Solar Radiation Products， 以下简称FY-4A-GSRP）每天除了整点的观测时次外， 每3 h整点前后15 min各有一次观测， 共计40个观测时次， 其空间分辨率为4 km， 时间分辨率最高可达15 min， 输出要素包含总辐射、 直接辐射和散射辐射， 光谱范围为0.2~5.0 μm。FY-4A-GSRP算法模型在辐射传输理论的基础上， 通过统计分析建立， 其中包含了地面太阳入射辐射与成像仪多通道辐射之间的关系方程式， 反演输出瞬时地面太阳辐射值。算法针对无云的晴天大气， 首要考虑水汽及臭氧的吸收作用、 大气分子的瑞利散射作用、 气溶胶的多次散射和吸收作用以及地面和大气直接的反射作用。针对有云层的大气状况， 同时考虑云滴的多次散射和吸收作用。本文采用距离辐射站点最近的7个FY-4A-GSRP格点上2018 -2019年逐时总辐射数据， 数据来源于国家卫星气象中心。

以贵阳辐射站为代表， 检验小时、 日、 月、 年时间尺度下FY-4A-GSRP质量， 并分析其特征。FY-4A-GSRP是一种定量遥感产品， 其质量验证方法可以通过与地面观测数据对比分析来进行（尹延通等， 2017）， 采用的评价指标有相关系数（Correlation Coefficient， 以下用R表示）、 相对误差（Relative Error， RE）等（吴琼等， 2020）， 该指标均能反映出反演结果和实际观测结果的差别。

从2018 -2019年贵阳辐射站观测和FY-4A-GSRP小时总辐射曝辐量随时间的变化［图2（a）］中可以看出， FY-4A-GSRP总辐射与地面观测数据变化趋势一致， 但同时次地面观测值总体偏小， 考虑到地面观测主要反映气象因素的变化， 因此FY-4A-GSRP总辐射能够较好地反映出气象因素变化对总辐射的影响。从数值上来看， FY-4A-GSRP的小时总辐射曝辐量在0.5~4.2 MJ·m^-2， 而地面观测在0.01~3.7 MJ·m^-2， 其中FY-4A-GSRP总辐射曝辐量最小值是地面观测数值的50倍， 这与FY-4A-GSRP反演算法中太阳高度角阈值的设定有一定关系， 为确保计算精度， 在反演算法中， 将太阳高度角的阈值设为20°， 当太阳高度角小于20°时， 不输出辐射产品， 这导致每天早晚低总辐射时刻， FY-4A-GSRP总辐射无数据。

从贵阳辐射站和FY-4A-GSRP小时总辐射曝辐量相关关系［图2（b）］可见， 两者相关系数R值为0.868， 相关性显著。从全年小时平均总辐射曝辐量来看， FY-4A-GSRP为1.992 MJ·m^-2， 贵阳辐射站观测值为0.856 MJ·m^-2， 反演结果偏高1.33倍。从两者相对误差RE值区间分布（图3）可见， 近60%数据RE绝对值在200%以内， 其中30%以上的数据在50%以内， 负偏差占比仅5.3%， FY-4A-GSRP比辐射站总辐射数值总体偏高。

从2018 -2019年贵阳辐射站和FY-4A-GSRP小时平均总辐射曝辐量及误差变化（图4）可以发现， FY-4A-GSRP的小时平均总辐射曝辐量高于贵阳辐射站观测数据， 两者绝对误差各时刻在0.65~1.0 MJ·m^-2波动变化， 两者RE值随时间也呈现规律性变化， RE值早晚较大， 中午偏小， 16:00（北京时， 下同）过后， FY-4A-GSRP总辐射曝辐量RE值超过100%， 12:00 -13:00， 则只偏高40%左右。RE值的变化特征与总辐射曝辐量的日变化特征呈相反趋势， 总辐射数值较低时， FY-4A-GSRP与地面观测数据RE值较大， 而在总辐射数值较高时， RE值较小。

此外， 地面辐射站受城镇化发展影响， 被四周楼房、 大树等物体遮挡， 导致早晚时刻地面观测数据偏小， 但卫星观测基本不受地面遮挡因素的影响， 在一定程度上也是早晚时刻FY-4A-GSRP误差较大的原因。

从2018 -2019年贵阳辐射站与FY-4A-GSRP日总辐射曝辐量数据日序图［图5（a）］可以发现， 两者的变化趋势基本一致， FY-4A-GSRP总辐射在数值上总体偏高。图5（b）为两者相关关系图， R值为0.901。在数值上， FY-4A-GSRP年平均日总辐射曝辐量为17.5 MJ·m^-2， 地面观测值为11.2 MJ·m^-2， RE值为56.3%， 比小时数据有所减小。从两者逐日RE值的分布区间图（图6）可以发现， 72.9%的数据RE值集中在0~200%， 比逐时数据偏高， 22.9%的数据RE值超过200%， 比逐时数据偏低。

从2018 -2019年贵阳辐射站和FY-4A-GSRP月总辐射数据及误差变化（图7）可以发现， 两者的变化趋势基本一致， 地面观测总辐射曝辐量低于FY-4A-GSRP数据， 两者的绝对误差各月份在142.2~236.9 MJ·m^-2波动变化， 两者的RE值在 3 -9月偏低、 10月至次年2月偏高， 分析原因是3 -9月的观测值本身偏高， 而各月绝对误差偏差不大。月最大值出现在1月， FY-4A-GSRP偏高174%， 月最小值出现在8月， FY-4A-GSRP偏高28%。从年总辐射数值上来看， FY-4A-GSRP为6387.8 MJ·m^-2， 贵阳辐射站为4093.5 MJ·m^-2， 反演结果偏高56%。

上述章节对贵阳辐射站和FY-4A-GSRP小时、 日、 月、 年总辐射数据的相关性和误差分布特征进行了详细分析， 通过统计发现， 从江、 三穗、 桐梓、 威宁、 沿河和紫云6站的相关性和误差分布特征与贵阳站相似， 从小时数据来看， 在10:00 -16:00， 相关系数R值高， 大都均在0.7以上， 相对误差较低， 在200%以内（图8）。从观测总辐射曝辐量具体数值（图8）来看， 贵阳、 从江、 三穗、 桐梓、 威宁、 沿河和紫云小时平均观测总辐射曝辐量分别为1.004 MJ·m^-2、 1.078 MJ·m^-2、 0.764 MJ·m^-2、 0.859 MJ·m^-2、 1.479 MJ·m^-2、 0.935 MJ·m^-2和1.172 MJ·m^-2， 相对误差RE平均值分别为98%、 92%、 157%、 123%、 43%、 111%和78%， 相关系数R平均值分别为0.868， 0.856， 0.883， 0.859， 0.809， 0.886和0.857。从各站观测总辐射曝辐量和其相对误差数值（图8）可以看出， 观测总辐射曝辐量数值越大， RE值越小， 但7个站的R平均值均很高， 沿河站R值最高为0.886， 其次为三穗站， R值为0.883， 其相关性并未受到低总辐射曝辐量的影响， 究其原因是在地球外太阳辐射穿过大气层到达地表的过程中会受到云、 气溶胶等外界因素影响， 而FY-4A-GSRP在反演算法中综合考虑了这些参数的影响， 提高了卫星反演产品与观测数据的一致性， 使得地面辐射观测和FY-4A-GSRP数据的相关性很好。但是， FY-4A-GSRP与地面辐射观测数据仍然存在较大误差， 分析原因主要是与云、 气溶胶等参数有关的辐射物理过程非常复杂， 要想精确地计算太阳辐射从地外穿过大气层到达地表传输路径上的大气状况十分困难， 从而影响反演数据的精准度。

由于从江、 沿河和紫云辐射站部分月份有缺测， 月和年统计分析仅采用贵阳、 三穗、 桐梓和威宁辐射站， 从月数据来看， 相对误差RE值与观测总辐射曝辐量的月变化特征亦呈相反趋势， 观测总辐射越大， RE值越小（图9）。从总辐射曝辐量年数据（图9）来看， 2018 -2019年观测总辐射曝辐量结果分别为4093.54 MJ·m^-2、 3117.20 MJ·m^-2、 3504.60 MJ·m^-2和6012.12 MJ·m^-2， FY-4A-GSRP总辐射曝辐量结果分别为6387.84 MJ·m^-2、 6212.40 MJ·m^-2、 6137.31 MJ·m^-2和6777.63 MJ·m^-2， 其年总辐射数据相对误差RE值分别为56%， 99%， 75%和13%， 从各站观测总辐射曝辐量和其相对误差数值（图9）可以看出， 辐射站的年总辐射数值越高， 两者RE值也越低。