您是否曾经在晴天穿着深色T恤并在阳光的照射下感到织物温暖?我们大多数人都知道深色会吸收阳光，而浅色则会反射阳光，但是您是否知道这在太阳的不可见波长下工作方式不同?

太阳是地球的能源，它以可见光，紫外线(较短的波长)和近红外线(我们认为是热量)(较长的波长)的形式发出能量。可见光从雪和冰之类的浅色表面反射，而森林或海洋等较暗的表面则吸收光。这种反射率称为反照率，是地球调节温度的关键方法-如果地球吸收的能量多于反射的能量，则地球变暖;如果地球反射的能量大于吸收的能量，则地球变凉。

当科学家将其他波长引入混合时，情况变得更加复杂。在光谱的近红外部分，冰和雪之类的表面不反射-实际上，它们吸收近红外光的方式与深色T恤衫吸收可见光的方式几乎相同。

“人们认为雪是反射性的。它是如此的闪闪发光，”宇航局纽约市戈达德空间研究所所长，代理宇航局高级气候顾问的加文·施密特说。“但是事实证明，在光谱的近红外部分，它几乎是黑色的。”

显然，为了使气候科学家了解太阳能如何进入和离开地球系统的全貌，他们需要包括可见光以外的其他波长。

地球的能量预算是从太阳接收的能量与辐射回太空的能量之间微妙的平衡的隐喻。研究地球能源预算的精确细节对于了解地球气候可能如何变化以及太阳能输出的变化至关重要。图片来源：NASA的戈达德太空飞行中心

那就是NASA的总和光谱太阳辐照度传感器(TSIS-1)出现的地方。从国际空间站上的有利位置，TSIS-1不仅测量到达地球大气层的总太阳辐照度(能量)，还测量了多少能量进入每个波长。这种测量称为光谱太阳辐照度或SSI。TSIS-1的光谱辐照度监控器(SIM)由科罗拉多大学博尔德大学大气与空间物理实验室开发，测量SSI的准确度优于0.2%，或在真实SSI值的99.8%之内。

密歇根大学气候与空间科学与工程系教授黄向磊博士说：“有了TSIS-1，我们对可见光和近红外光的测量有了更大的信心。” “如何分配每个波长的能量数量对平均气候有影响。”

Huang和他的同事在密歇根大学，宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心以及科罗拉多大学博尔德分校最近首次在全球气候模型中使用了TSIS-1 SSI数据。“数项研究使用了各种SSI输入来分析过去气候模型的敏感性。” 不过，戈达德(Godard)TSIS-1的项目科学家Dong Wu说，这项研究是第一个调查新数据如何改变地球两极模拟的反射和吸收的研究。

他们发现，当使用新数据时，与使用较旧的太阳能数据相比，该模型在冰和水的吸收和反射能量方面显示出统计学上的显着差异。该团队运行了两次称为社区地球系统模型(CESM2)的模型：一次使用18个月内的平均TSIS-1新数据平均值，一次使用基于NASA退役的太阳辐射和气候实验(SORCE)。

该团队发现，与旧的SORCE重建相比，TSIS-1数据在可见光波长中具有更多的能量，而在近红外波长中具有更少的能量。这些差异意味着在TSIS-1运行中海冰吸收较少，反射的能量更多，因此，极地温度在华氏0.5度至1.3度之间凉爽，夏季海冰的覆盖量增加了约2.5%。

落在地球上的光的组成对于理解地球的能源预算至关重要。NASA的总太阳和光谱辐照度传感器(TSIS-1)可测量1000种不同波长的太阳能量，包括可见光，紫外线和红外光，即太阳光谱辐照度。图片来源：NASA的戈达德太空飞行中心

主要作者，Xianwen Jing博士说：“我们想知道新的观测结果与以前的模型研究中使用的观测结果有何比较，以及如何影响我们对气候的看法。”密歇根大学气候与空间科学与工程学院。“如果可见光带中的能量更多，而近红外光带中的能量更少，那将影响表面吸收多少能量。这会影响海冰的生长或收缩方式以及高纬度地区的寒冷程度。”

Huang说，这告诉我们，除了监视总太阳辐照度之外，我们还需要关注光谱。尽管更准确的SSI信息不会改变气候变化的总体状况，但可以帮助建模人员更好地模拟不同波长的能量如何影响气候过程，例如冰行为和大气化学。

作者警告说，即使极地气候在新数据上看起来有所不同，但在科学家可以用它来预测未来的气候变化之前，还有更多的步骤需要采取。该小组的下一步包括研究TSIS数据如何在低纬度地区影响模型，以及对未来的持续观察，以了解SSI在整个太阳周期中如何变化。

了解更多有关太阳能如何在所有波长下与地球表面和系统相互作用的信息，将为科学家提供更多更好的信息，以模拟当前和未来的气候。在TSIS-1及其继任者TSIS-2(将于2023年发射升空)的帮助下，NASA揭示了地球的能量平衡及其变化方式。