地球气候系统的能量平衡是理解全球环境变化的核心议题，其中大气层顶向外辐射能量的精准测量尤为关键。长期以来，科学家主要依赖近地轨道和地球同步轨道卫星进行观测，但这些手段存在明显短板：近地卫星观测范围有限且轨道易偏移，地球同步卫星则难以覆盖极地区域。如何突破传统观测局限，实现地球辐射能量的整体监测，成为气候变化研究领域的重大挑战。
由中科院大气物理研究所、空天信息创新研究院及中国科技大学组成的联合团队，提出了一项创新方案：利用月球作为天然观测平台。研究指出，月球轨道稳定、观测寿命长，其视角可一次性覆盖近半个地球表面（包括极地），并能通过月相变化获取不同时段的连续辐射数据。这种观测方式能够从行星尺度捕捉地球辐射能量的整体变化特征，弥补了传统卫星观测的不足。
研究团队通过构建月基观测模型，分析了地球圆盘积分形成的辐射能量信号。他们运用球谐函数数学工具对信号进行分解，发现超过90%的辐射变化信息由一阶和二阶球谐函数主导。这一特性使得月基观测能够有效过滤局部天气波动等小尺度干扰，更清晰地呈现行星尺度的辐射规律。例如，信号中显著存在朔望月周期、恒星月周期及其半周期信号，这些周期与地球相位变化和月球轨道偏移密切相关；同时，地球自转引发的日内周期信号也清晰可见。
研究还明确了辐射变化信号的周期性特征，这些规律主要由地月系统的几何运动关系决定。其中，朔望月周期与地球相位变化相关，恒星月周期则源于月球轨道导致的观测纬度偏移。日内周期信号反映了地球自转的影响。这些发现为从月基数据反演高精度地球辐射能量提供了理论支撑，有助于提升全球气候变化监测的准确性。
随着深空探测技术的进步，月球科研站建设已成为国际共识。我国探月工程已将地观测纳入后续任务规划，本研究建立的理论框架可为月基观测载荷设计提供关键参数优化依据，并指导科学数据的解读。研究团队表示，下一步将结合实际探月任务，推动观测技术从模拟向实测转化，探索气候变化监测的新路径。
