太阳光谱辐照度（Solar Spectral Irradiance, SSI）是研究太阳内部成分、温度和活动性的重要参量，也是分析行星大气结构和研究地球大气层内辐射能量传递的关键。太阳光谱辐照度模型可以通过以下三种途径建立：1，用太阳表面耀斑、黑子以及太阳磁场观测数据拟合建模；2，用原子谱线模拟太阳内部物质成份建模；3，多套独立系统天基观测数据合成建模。定量、定性化分析现有SSI天基观测结果和已有模型是推动SSI天基测量相关技术发展和理论模型优化的关键。

近日，深圳大学高等研究院朱平教授在Light：Science&Applications （中科院文献情报中心分区表：物理、光学类一区TOP, 影响影子17.782)发表了题为Characteristics of solar irradiance spectra from measurements, modeling, and theoretical approach 的综述论文。详细对比分析了全球七个太阳光谱辐照度模型间的差异。

太阳光谱辐照度的天基观测始于70年代末、80年代初期。比较典型的任务有国际空间站搭载欧洲科学家研制的太阳光谱辐照度观测系统：SOLSPEC、SolACES、和SOVIM；以及美国航天局SORCE太阳观测卫星搭载的太阳光谱辐照度测量系统，SSI目前在轨和过去天基观测任务参见图1。迄今为止全球公开发表的太阳光谱辐照度序列共有七个，分析对比这七个太阳光谱辐照度模型是本篇综述论文的重点。

太阳作为一颗恒星，它的光谱辐照度模型，从另一个角度理解可视作是太阳的“DNA”图谱。如何完全解析太阳光谱辐照度的每一条谱线，需要分析处理大量观测数据以及进行多尺度理论模拟计算。目前在太阳物理研究以及行星和地球气候的辐射传递模拟中应用比较广泛的SSI模型主要有：ATLAS3和NRLSSI。

图1，七十年代以来太阳光谱辐照度天基测量任务。SSI的观测覆盖了从极紫外、紫外到近红外谱段。SSI仪器主要搭载火箭、航天飞机、国际空间站和近地低轨卫星进行天基连续太阳光谱辐照度测量，Tom Woods (LASP)供图。

本篇综述论文重点围绕以下四个方面对上述SSI理论模型和天基观测结果进行深入对比分析：1, SSI的时间序列; 2, SSI从极紫外到近红外谱段每条谱线的真值；3, 与太阳活动性相关的各类指向参数的模拟；4, 太阳从第23个近十一年周期性活动进入第24个周期过程中SSI的时变曲线。例如图2展示了将现有SSI序列代入普朗克黑体辐射定律，计算出的太阳表面亮温分布。计算结果直观显示出不同序列间近红外谱段的差异比较大，但由于太阳辐射的能量主要集中在525nm左右的可见谱段（见图2），近红外谱段占比少，因此SSI模型以及观测数据在近红外谱段的差异不具有代表性。导致SSI模型和观测数据从极紫外、紫外到近红外谱段差异的主要原因是探测器和滤镜在短波谱段的非线性衰减，以及缺乏有效天基独立的可靠绝对定标手段。

系统分析了七套太阳光谱辐照度序列模型后，作者们一致认为SSI探测器在极紫外，紫外和近红外谱段的空间定标及其非线性衰减的修正，是从观测角度进一步提高SSI绝对精度的必要途径。随着我国风云卫星搭载太阳总辐照度（TSI）和太阳光谱辐照度（SSI）天基观测数据的积累，将为延续天基太阳总辐照度和太阳光谱辐照度时间序列、研究太阳活动性和行星与地球的大气辐射传递关系、全球气候变化以及空间天气事件提供新的重要参考。而各类原子特征谱线数据库的完善（如：维也纳原子谱线数据库Vienna Atomic Line Database）以及太阳磁场模型的优化等是提高SSI理论值精度、缩小SSI理论值与观测结果之间差异的关键。

图2，将七个太阳光谱辐照度模型序列代入普朗克黑体辐射定律，计算出太阳表面的亮温分布图；左上角小图给出了典型的太阳光谱辐照度，其主要能量集中在~525nm的可见谱段。

深圳大学高等研究朱平教授是该论文唯一通讯作者，本项研究获得了国家自然基金面上项目（编号：41974207）和南非自然基金项目（编号：132800）的资助。

原文链接

Characteristics of solar irradiance spectra from measurements, modeling, and theoretical approach, Thuillier, G., Zhu, P,. Snow M., Zhang, P., Ye, X, Light :Science &Applications, 2022，https://doi.org/10.1038/s41377-022-00750-7