地球氣候系統的能量平衡是理解全球環境變化的核心議題，其中大氣層頂向外輻射能量的精準測量尤為關鍵。長期以來，科學家主要依賴近地軌道和地球同步軌道衛星進行觀測，但這些手段存在明顯短板：近地衛星觀測范圍有限且軌道易偏移，地球同步衛星則難以覆蓋極地區域。如何突破傳統觀測局限，實現地球輻射能量的整體監測，成為氣候變化研究領域的重大挑戰。
由中科院大氣物理研究所、空天信息創新研究院及中國科技大學組成的聯合團隊，提出了一項創新方案：利用月球作為天然觀測平臺。研究指出，月球軌道穩定、觀測壽命長，其視角可一次性覆蓋近半個地球表面（包括極地），并能通過月相變化獲取不同時段的連續輻射數據。這種觀測方式能夠從行星尺度捕捉地球輻射能量的整體變化特征，彌補了傳統衛星觀測的不足。
研究團隊通過構建月基觀測模型，分析了地球圓盤積分形成的輻射能量信號。他們運用球諧函數數學工具對信號進行分解，發現超過90%的輻射變化信息由一階和二階球諧函數主導。這一特性使得月基觀測能夠有效過濾局部天氣波動等小尺度干擾，更清晰地呈現行星尺度的輻射規律。例如，信號中顯著存在朔望月周期、恒星月周期及其半周期信號，這些周期與地球相位變化和月球軌道偏移密切相關；同時，地球自轉引發的日內周期信號也清晰可見。
研究還明確了輻射變化信號的周期性特征，這些規律主要由地月系統的幾何運動關系決定。其中，朔望月周期與地球相位變化相關，恒星月周期則源于月球軌道導致的觀測緯度偏移。日內周期信號反映了地球自轉的影響。這些發現為從月基數據反演高精度地球輻射能量提供了理論支撐，有助于提升全球氣候變化監測的準確性。
隨著深空探測技術的進步，月球科研站建設已成為國際共識。我國探月工程已將地觀測納入后續任務規劃，本研究建立的理論框架可為月基觀測載荷設計提供關鍵參數優化依據，并指導科學數據的解讀。研究團隊表示，下一步將結合實際探月任務，推動觀測技術從模擬向實測轉化，探索氣候變化監測的新路徑。
