近期，中科院合肥研究院安光所大氣光學(xué)中心吳曉慶研究員團隊成功將海洋湍流研究中的Ellison尺度應(yīng)用于大氣光學(xué)湍流強度，并提出了適合我國地域環(huán)境的新的模式，實測數(shù)據(jù)對比表明普適性良好。相關(guān)成果發(fā)表在天文學(xué)Top期刊MNRAS、光學(xué)Top期刊OE、JOSAA上。 

　　由于大氣湍流的存在，當光束在大氣中傳播時會發(fā)生相位起伏，光強閃爍等一系列湍流效應(yīng)現(xiàn)象，嚴重制約光電系統(tǒng)的性能，是造成天文觀測困難的主要原因。大氣折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)廓線是評估大氣湍流效應(yīng)的重要參數(shù)。儀器測量和模式估算是獲取該參數(shù)時空分布最常用的兩種方法。因受人力、物力所限難以在全國大范圍內(nèi)進行較長時間的直接測量，若通過大氣光學(xué)湍流參數(shù)化，利用地域廣、數(shù)據(jù)量多的常規(guī)氣象探空資料，再結(jié)合光學(xué)湍流實測數(shù)據(jù)的檢驗，就可獲得大范圍、長時間的廓線數(shù)據(jù)。 

　　大氣光學(xué)湍流參數(shù)化的核心科學(xué)問題是平均氣象場與隨機湍流場存在怎樣的關(guān)系，選擇合適的外尺度模式是運用常規(guī)氣象參數(shù)廓線估算大氣折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)廓線的關(guān)鍵。目前現(xiàn)有的外尺度模式均為國外研究者提出，針對我國其估算精度、普適性等方面存在問題。我國地域遼闊，地理環(huán)境復(fù)雜，結(jié)合我國實際地理大氣環(huán)境開發(fā)新的外尺度參數(shù)化模式勢在必行。 

　　課題組博士研究生韓亞娟、吳骕博士，利用歐洲中期天氣預(yù)報中心第五代再分析數(shù)據(jù)集ERA5數(shù)據(jù)，對同緯度幾個天文臺址關(guān)鍵參數(shù)開展了統(tǒng)計分析；將Ellison尺度首次運用到大氣湍流廓線的估算；提出了改進的風(fēng)切變-位溫尺度模式；分析提出了風(fēng)切變和位溫梯度的混合尺度模式。與中國沿海、高原等多地探空實測數(shù)據(jù)比對表明：Ellison尺度、位溫梯度模式、混合尺度模式的大氣折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)廓線估算結(jié)果好于現(xiàn)有外尺度模式，且混合尺度模式普適性更好。 

　　以上研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項目、重大研究計劃培育項目的支持。 

　　文章鏈接： 

　　MNRAS :https://doi.org/10.1093/mnras/stab515 

　　OE :https://doi.org/10.1364/OE.419823 

　　MNRAS :https://aaemic.oup.com/mnras/article/501/4/4692/6105719?login=true 

　　JOSAA :https://doi.org/10.1364/JOSAA.387211 

　　利用S&θ尺度估算的流程

　　利用WSPT尺度估算的流程

　　高美古站(黑線)和拉薩站(紅線)1999-2018年月中值1/Ri廓線