科學家建立全球大氣光學湍流預測模型
近日，中國科學院合肥物質科學研究院安徽光學精密機械研究所大氣光學參數建模研究團隊建立全球大氣光學湍流預測模型，并首次實現全球大氣相干長度（大氣光學湍流在光傳輸路徑上的累積量）時空分布預測及可視化表征，豐富和提升全球大氣光學湍流時空分布特征的認識。該模型可為先進光電系統、天文觀測與選址、星地光通信等工程應用提供支撐。相關成果日前發表在國際地學天文Top期刊《皇家天文學會月報》。
大氣湍流引起的大氣折射率隨機起伏會導致光在大氣中傳輸時產生光束漂移、閃爍和抖動等現象，嚴重限制光電系統的性能，甚至決定光電系統的技術可行性。然而，大氣湍流在任何時間、任何地方幾乎始終存在，大部分先進光電系統都是在大氣層內使用，其系統性能將不可避免地受到大氣湍流的影響，因此有效預測大氣光學湍流及其空間分布對優化光電系統的性能至關重要。雖然有多種探測大氣光學湍流的技術和設備，但探測試驗成本高，已有觀測技術及設備易受到人力、物力、財力的局限，難以探測較大時空范圍大氣光學湍流參數。
圍繞未來光電系統的應用對廣域大氣光學湍流參數預測預報的需求，安光所研究團隊在國際上率先提出挖掘歷史探測數據集，融合大數據數理統計分析技術，耦合歐洲第五代再分析數據集，建立全球大氣光學湍流預測模型。該模型突破了探測廣域大氣光學湍流的局限，破解了預測及可視化表征廣域大氣光學湍流的關鍵科學與技術難題。
模型預測結果揭示了全球大氣光學湍流參數時空分布特征，指出除了在青藏高原、美洲西海岸、夏威夷群島等優秀天文臺站具有較好大氣光學湍流條件之外，在西太平洋、非洲東北部等地區同樣具有較好的大氣光學湍流條件，并且在“非洲屋脊”埃塞俄比亞高原還存在一個大氣光學湍流條件較好的區域。
相關論文信息：https://doi.org/10.1093/mnras/stad2795
