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中國科學(xué)院建立全球大氣光學(xué)湍流預(yù)測模型,發(fā)表于天文頂級期刊

2023/10/18 18:55:11 來源:IT之家 作者:汪淼 責(zé)編:汪淼

IT之家 10 月 18 日消息,據(jù)“科學(xué)島在線”公眾號消息,近日,中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院安光所建立了全球大氣光學(xué)湍流預(yù)測模型,并首次實現(xiàn)了全球大氣光學(xué)湍流強度時空分布預(yù)測及可視化表征(以大氣相干長度衡量)。

全球大氣相干長度空間分布預(yù)測結(jié)果

▲ 全球大氣相干長度空間分布預(yù)測結(jié)果,圖源“科學(xué)島在線”公眾號,下同

該模型不僅豐富和提升了大氣光學(xué)湍流全球變化的科學(xué)認知,還可為先進光電工程、天文光學(xué)觀測、星地激光通信等應(yīng)用提供支撐。

據(jù)介紹,當光波在地球大氣中傳播時,光學(xué)湍流會使其產(chǎn)生光斑漂移、光強閃爍和光束抖動等現(xiàn)象,進一步導(dǎo)致了工作于大氣層內(nèi)的先進光電系統(tǒng)的性能發(fā)揮受到嚴重影響,大氣光學(xué)湍流也由此成為地基光電系統(tǒng)工程應(yīng)用的最后瓶頸。

目前,雖然已有多種探測大氣光學(xué)湍流的技術(shù)手段,但受限于多方面因素的制約,全球廣域大范圍內(nèi)光學(xué)湍流強度、概率分布及其時空變化等特征的獲取依然非常困難,長期以來,學(xué)術(shù)界一直在開展局域典型環(huán)境下大氣光學(xué)湍流預(yù)測模型的構(gòu)建,但均未取得普適性結(jié)果。

國際上著名天文臺站大氣相干長度累積分布預(yù)測結(jié)果

▲ 國際上著名天文臺站大氣相干長度累積分布預(yù)測結(jié)果

圍繞未來廣域應(yīng)用的先進光電系統(tǒng)對大氣光學(xué)湍流特征預(yù)測的需求,安光所大氣光學(xué)研究團隊基于歷史探測數(shù)據(jù)集和大數(shù)據(jù)融合分析技術(shù),并耦合歐洲第五代大氣再分析數(shù)據(jù)集,在國際上率先建立了全球大氣光學(xué)湍流預(yù)測模型,該模型突破了廣域環(huán)境下大氣光學(xué)湍流特征難以高效獲取的局限,解決了廣域大氣光學(xué)湍流預(yù)測及可視化表征的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題。

模型預(yù)測結(jié)果不僅揭示了全球大氣光學(xué)湍流參數(shù)空間分布特征,指出了在青藏高原、美洲西海岸、夏威夷群島等傳統(tǒng)具有良好大氣光學(xué)湍流條件天文站址之外,在西太平洋、非洲東北部等地區(qū)也存在同樣具有較好的大氣光學(xué)湍流條件,尤其是“非洲屋脊”埃塞俄比亞高原還可能有一個大氣光學(xué)湍流條件較好的區(qū)域;而且,與全球數(shù)值天氣預(yù)報模式結(jié)合,該模型還可以用于全球大氣光學(xué)湍流時間變化特征的預(yù)測,為大型地基先進光電系統(tǒng)的中長期運行提供科學(xué)支撐。

“非洲屋脊”埃塞俄比亞高原大氣相干長度累積分布預(yù)測結(jié)果

▲ “非洲屋脊”埃塞俄比亞高原大氣相干長度累積分布預(yù)測結(jié)果

相關(guān)成果發(fā)表在國際地學(xué)天文頂級期刊《皇家天文學(xué)會月刊》(IT之家注:Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,影響因子 4.8),青春為本文第一作者。

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關(guān)鍵詞:中國科學(xué)院,湍流,模型

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