Mesoscale modelling of optical turbulence in the atmosphere: the need for ultrahigh vertical grid resolution
Mesoscale modelling of optical turbulence in the atmosphere: the need for ultrahigh vertical grid resolution
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大气中光学湍流的中尺度建模：需要超高垂直网格分辨率
DOI：
10.1093/mnras/staa2010
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发表时间：
2020
影响因子：
4.8
通讯作者：
Basu S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Basu S
光学湍流的高保真建模对于设计和运行新型高精密天文望远镜和自适应光学仪器至关重要。在本研究中，我们使用中尺度模式对夏威夷群岛上空的光学湍流进行回顾性模拟。仿真结果与热感仪数据进行了对比验证。我们关注的是大气边界层以上的自由大气中的湍流。自由大气对自适应光学性能和天空覆盖计算尤为重要，因此对性能优化和观测调度具有重要影响。我们证明，要忠实地捕捉观测到的晴空湍流的内在变化，需要100米或更小的垂直网格间距。这是一项特别及时的研究，因为下一代超大望远镜目前正在建造中，与之相关的仪器套件也处于设计阶段。了解光学湍流模拟和实时预报的预期精度将使设计团队能够(i)测试和开发仪器设计以及（ii）制定操作程序。
The high-fidelity modelling of optical turbulence is critical to the design and operation of a new class of emerging highly sophisticated astronomical telescopes and adaptive optics instrumentation. In this study, we perform retrospective simulations of optical turbulence over the Hawaiian islands using a mesoscale model. The simulated results are validated against thermosonde data. We focus on turbulence in the free atmosphere, above the atmospheric boundary layer. The free atmosphere is particularly important for adaptive optics performance and for sky coverage calculations and hence has significant impact on performance optimization and scheduling of observations. We demonstrate that a vertical grid spacing of 100 m or finer is needed to faithfully capture the intrinsic variabilities of observed clear air turbulence. This is a particularly timely study because the next generation of extremely large telescopes are currently under construction and their associated suite of instruments are in the design phase. Knowledge of the expected accuracy of optical turbulence simulations and real-time forecasts will enable the design teams to (i) test and develop instrument designs and (ii) formulate operational procedure.
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T. Fusco
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通讯作者：
S. Basu
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