科学家建立全球大气光学湍流预测模型

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近日，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所大气光学参数建模研究团队建立全球大气光学湍流预测模型，并首次实现全球大气相干长度（大气光学湍流在光传输路径上的累积量）时空分布预测及可视化表征，丰富和提升全球大气光学湍流时空分布特征的认识。该模型可为先进光电系统、天文观测与选址、星地光通信等工程应用提供支撑。相关成果日前发表在国际地学天文Top期刊《皇家天文学会月报》。

大气湍流引起的大气折射率随机起伏会导致光在大气中传输时产生光束漂移、闪烁和抖动等现象，严重限制光电系统的性能，甚至决定光电系统的技术可行性。然而，大气湍流在任何时间、任何地方几乎始终存在，大部分先进光电系统都是在大气层内使用，其系统性能将不可避免地受到大气湍流的影响，因此有效预测大气光学湍流及其空间分布对优化光电系统的性能至关重要。虽然有多种探测大气光学湍流的技术和设备，但探测试验成本高，已有观测技术及设备易受到人力、物力、财力的局限，难以探测较大时空范围大气光学湍流参数。

围绕未来光电系统的应用对广域大气光学湍流参数预测预报的需求，安光所研究团队在国际上率先提出挖掘历史探测数据集，融合大数据数理统计分析技术，耦合欧洲第五代再分析数据集，建立全球大气光学湍流预测模型。该模型突破了探测广域大气光学湍流的局限，破解了预测及可视化表征广域大气光学湍流的关键科学与技术难题。

模型预测结果揭示了全球大气光学湍流参数时空分布特征，指出除了在青藏高原、美洲西海岸、夏威夷群岛等优秀天文台站具有较好大气光学湍流条件之外，在西太平洋、非洲东北部等地区同样具有较好的大气光学湍流条件，并且在“非洲屋脊”埃塞俄比亚高原还存在一个大气光学湍流条件较好的区域。

相关论文信息：https://doi.org/10.1093/mnras/stad2795