Single-star optical turbulence profiling techniques for the SHIMM and other Shack-Hartmann instruments
Oxford University（牛津大学）；Durham University（杜伦大学）
本文提出改进的肖克-哈特曼光学湍流剖面技术，用于SHIMM仪器，包括Z倾斜加权函数的推导与验证、非零曝光时间的校正方法以及利用快速失焦法估计光学湍流相干时间，通过蒙特卡洛模拟验证了测量精度。
2026-04-28 astro-ph.IM
Turbulence velocity profiling for high sensitivity and vertical-resolution atmospheric characterization with Stereo-SCIDAR
随着望远镜的大型化，进入~40 m超大望远镜时代，光学湍流强度的高分辨率垂直剖面对光学系统的验证、优化和运行至关重要。大气光学湍流速度是天文自适应光学系统等应用的重要参数。在这里，我们比较垂直剖面的大气风以上的拉帕尔马的立体闪烁探测和测距（立体- SCIDAR）与全球预报系统模型和附近的气球载无线电探空仪的比较。我们使用这些数据来验证安装在2.5米艾萨克牛顿望远镜，拉帕尔马的立体SCIDAR仪器的自动光学湍流速度识别。通过比较这些数据，我们推断，湍流速度和风速是一致的，自动识别的Stereo-SCIDAR湍流速度是精确的。湍流速度可以用于增加湍流强度分布的灵敏度，因为可以用速度矢量检测可能被误解为噪声的较弱湍流。湍流速度还可以用于增加检测到的层的高度分辨率，因为速度矢量的高度可以被识别为比系统的原生分辨率更高的精度。我们还展示了复杂的速度结构的例子，在大气层的界面处的风切变引起的湍流层。
2017-01-10 astro-ph.IM
SHARPEST: The atmospheric turbulence profiling experiment using Shack-Hartmann sensor at the Subaru telescope
本研究在昴星团望远镜上开展SHARPEST实验，利用双夏克-哈特曼传感器测量大气湍流廓线，验证了闪烁法和斜率法的一致性，并建立了单传感器约束自由大气廓线、总视宁度与风廓线的方法。
2023-10-14 astro-ph.IM
Atmospheric Scintillation Noise in Ground-Based Exoplanet Photometry
地球大气中光学湍流引起的大气闪烁可能是地面明亮目标光度观测的主要噪声源，这是地面系外行星凌日光度测量特别关注的问题。我们证明了大气闪烁对系外行星过境测光的影响，通过同期的湍流廓线和过境观测。我们发现测量的强度变化和闪烁之间的强相关性确定通过光学湍流轮廓。这种相关性表明，湍流轮廓可以用来准确地模拟在同一地点的另一台望远镜上的光度观测中存在的闪烁噪声量。我们研究的条件下，闪烁校正将是有益的过境测光通过湍流廓线，并发现，在大气中的La Palma，闪烁占主导地位的明亮的目标的幅度以上$V\sim10.1$ mag的0.5米望远镜，并在$V\sim11.7$ mag的4.2米望远镜在中等大气条件下。通过马尔可夫链蒙特卡罗方法，我们研究的闪烁噪声的影响上的不确定性测量的系外行星参数，并确定的制度，闪烁校正是特别有益的。鉴于对大气的了解，对观测中由于闪烁引起的噪声量进行建模的能力是对我们对闪烁的理解和我们观测的总体噪声预算的关键考验。
2019-09-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
A comparison of next-generation turbulence profiling instruments at Paranal
本研究在Paranal对RINGSS和24hSHIMM等新型湍流监测仪器进行了六夜对比测试，发现其垂直湍流剖面精度优于MASS-DIMM，并首次报告了该地白天2.65"的视宁度中位数。
2024-02-14 astro-ph.IM
Optical turbulence profiling with Stereo-SCIDAR for VLT and ELT
地球大气光学湍流的知识对于天文仪器是至关重要的。它不仅可以验证和优化现有系统的性能，而且还需要用于未来仪器的设计。这至少包括综合的天文大气参数，例如视宁度、相干时间和等晕角，但对于更复杂的系统，例如宽视场自适应光学使能的仪器，还需要湍流的垂直结构。Stereo-SCIDAR是一种专门设计用于探测地球大气湍流的技术，具有高高度分辨率和高灵敏度。杜伦大学与欧洲南方天文台一起，在智利的Cerro Paranal委托了一台Stereo-SCIDAR仪器，这是超大望远镜（VLT）的所在地，距离未来的超大望远镜（ELT）只有20公里。在这里，我们提供的结果，从第一个18个月的业务在ESO帕拉纳尔，包括仪器比较和大气统计。基于22个月内覆盖所有季节的83个夜晚的样本，我们发现中位数为0.64”，其中50%的湍流局限于2 km以下的高度，40%在600 m以下。平均相干时间和等晕角分别为4.18 ms和1.75”。还开展了大量的仪器间比较活动，以确保数据的有效性。立体SCIDAR廓线（光学湍流强度和速度作为高度的函数）与地面层SLODAR，MASS-DIMM和ECMWF天气预报模式进行了比较。相关系数在0.61（等晕角）和0.84（视宁度）之间。
2018-06-07 astro-ph.IM
Stereo-SCIDAR: Optical turbulence profiling with high sensitivity using a modified SCIDAR instrument
下一代自适应光学（AO）系统将需要层析重建技术来将由大气湍流产生的光学折射率波动沿视线映射到天文目标。这些系统可以利用外部大气廓线仪提供的数据加以加强。这对于极大望远镜尺度的层析成像是重要的。在这里，我们提出了一种新的仪器，利用广义闪烁探测和测距（SCIDAR）技术，使高灵敏度的大气光学湍流和风速剖面以上天文观测站的垂直剖面。我们称之为“Stereo-SCIDAR”的新方法使用了一个立体系统，该系统具有来自双星目标入射到单独探测器上的每个恒星的闪烁图案。分离每个恒星的光瞳图像有几个优点，包括：增加了目标恒星的星等差异容限;消除了由于通常与SCIDAR相关的归一化误差而需要重新校准的需要;交叉噪声的信噪比增加至少两倍，协方差函数，因此，对于等星等目标星的轮廓，对于3星等差的目标星，可提高到16倍;以及更容易的风速剖面的实时重建。理论响应函数计算的仪器，并使用蒙特卡罗模拟的性能进行了研究。该技术是证明使用的数据记录在2.5米北欧光学望远镜和1.0米Kapteyn望远镜，无论是在拉帕尔马。
2013-12-12 astro-ph.IM
Correlated imaging through atmospheric turbulence
研究了大气湍流背景下的相关成像，推导了湍流对图像分辨率影响的解析表达式。与直接成像相比，相关成像可以在一定程度上降低湍流的影响，重建高分辨率图像。数值模拟的结果是支持的，在其中的随机相位屏幕插入传播路径模拟的相干性引起的相位扰动。
2010-05-27 astro-ph.IM physics.optics quant-ph
Deep Learning Techniques for Atmospheric Turbulence Removal: A Review
The University of Bristol（布里斯托大学）
本文综述了大气湍流对图像的影响，并对比了 Transformers、SWIN 和 Mamba 等深度神经网络在消除时空图像扭曲方面的性能，指出深度学习比常规方法更高效且适用于小型设备。
2024-09-03 astro-ph.IM cs.CV
Optical Intensity Interferometry through Atmospheric Turbulence
传统的地面天文观测由于受到大气湍流的影响而产生图像失真。通过选择适当的地理位置或采用自适应光学技术，可以将这种情况减少到最低限度，而通过使用大气层外的轨道平台，则可以完全避免这种情况。光强度干涉测量法的一个优点是不受大气引起的相位起伏的影响。通过对太阳光进行窄带光谱滤波和使用主动猝灭雪崩光子探测器（APD）进行时间强度干涉测量，直接测量太阳$g^{(2)}(τ)$特征。我们观察到一个平均光子聚束信号的$g^{(2)}(τ) = 1.693 \pm 0.003$从太阳，持续一整天，尽管波动的天气条件，云层覆盖和仰角。这证明了强度干涉测量技术对大气湍流和光机械不稳定性的鲁棒性，以及实现具有大基线和长积分时间的测量方案的可行性。
2015-12-29 astro-ph.IM quant-ph
Measurements of atmospheric turbulence parameters at Vainu Bappu Observatory using short-exposure CCD images
我们报告的大气湍流参数，即大气视宁度，倾斜非等晕角（$θ_0$）和相干时间（$τ_0$），在不同的天空条件下测量，在瓦努Bappu天文台在Kavalur。用安装在一台新委托的1.3米望远镜卡塞格伦焦点上的高速帧转移CCD记录了选定恒星的短曝光图像。估计中位数看到是$ \approx 1.85^{\prime\prime} $在波长的$\sim 600$纳米，图像之间的运动相关性不同对恒星是$\sim 44\%$为$θ_0 \approx 36^{\prime\prime}$和平均$τ_0$是$\approx 2.4$ ms。这项工作的动机是设计考虑和预期的性能的自适应光学系统，目前正在计划的望远镜。
2019-01-08 astro-ph.IM
Estimation of atmospheric turbulence parameters from Shack-Hartmann wavefront sensor measurements
大气湍流参数的估计与以下方面有关：a）场地评估和表征; b）点扩散函数的预测; c）误差预算的现场评估和自适应光学性能的优化; d）长基线光学干涉测量的条纹跟踪器的优化。Shack-Hartmann波前传感器在大型望远镜中的普遍部署使其成为通过自适应光学遥测进行大气湍流参数估计的核心。Fried参数和外尺度的估计方法有很多种，其中大部分是基于对遥测数据重建的Zernike多项式系数方差的拟合。Zernike多项式导数的非正交性引入了模态交叉耦合，这影响了方差。此外，传感器的有限分辨率引入了混叠。在这篇文章中，这些影响的大气湍流参数估计的模拟解决。结果表明，交叉耦合是主要的偏置。提出了一种迭代算法来克服它。对外尺度（4 ~ 32 m）、Fried参数（10 cm）和方差中的噪声（信噪比为10及以上）的典型范围进行了模拟。据发现，使用该算法，这两个参数都恢复子百分之精度。
2018-11-20 astro-ph.IM
Modal Decomposition of the von-Kármán Covariance of Atmospheric Turbulence in the Circular Entrance Pupil
大气湍流外尺度的估计通常将来自局部波前传感器的相位屏快照拟合到Zernike基，然后将该基中的展开系数的谱与减小外尺度相关的窄化进行比较。这份手稿讨论方面出现的问题，如果泽尔尼克基础交换的统计独立模式的Karhunen-Loeve基础。数据采集变得更加苛刻，因为需要检测倾斜模式。数据简化方法被整个（长期暴露）数据集的方差比拟合所取代。对外尺度模型的假设的统计检验可以应用于一组模式-假设来自检测器读出的其他噪声和光学训练可以被解开。
2010-11-04 astro-ph.IM
Atmospheric optical-turbulence at Roque de los Muchachos Observatory: database and recalibration of the generalized-SCIDAR data
我们提出了迄今为止最大的数据库的大气光学湍流配置文件（197035个人CN2（h））的天文网站，罗克德洛斯Muchachos天文台（西班牙拉帕尔马）。该C2（h）数据库是通过2004年2月至2009年8月1米Jacobus Kapteyn望远镜的广义SCIDAR观测获得的，获得了211个夜晚的有用数据。分析了在不同观测配置下，广义SCIDAR数据处理过程中引起的湍流强度高估问题。所有单独的C2（h）都经过重新校准，以补偿以下数据处理过程中引入的误差（Avila & Cuevas 2009）。通过对比标定前后的轮廓结果，分析了标定对自适应光学相关参数计算的影响。
2011-06-14 astro-ph.IM physics.ao-ph
Demonstrating 24-hour continuous vertical monitoring of atmospheric optical turbulence
本文展示首例利用新型24hSHIMM仪器实现大气光学湍流的全天候连续垂直监测，通过四层湍流剖面和气象风速估算相干长度、时间、角度及Rytov方差，并验证其便携性和城市环境适用性。
2023-04-03 astro-ph.IM
Production of Phase Screens for Simulation of Atmospheric Turbulence
在实验室中模拟大气湍流的能力是测试和开发天文自适应光学技术的关键部分。我们报告的技术发展，用于创建相位板，其中涉及到透明的丙烯酸涂料到透明基板上的战略应用。这些板的干涉表征的结果进行了描述和比较Kolmogorov统计。到目前为止，达到的r 0（弗里德参数）的范围是0.2 - 1.2 mm，符合柯尔莫哥洛夫幂律。这些相位板已被加州大学圣克鲁兹分校的自适应光学实验室成功地用于多共轭自适应光学测试平台，作为Villages（可见光激光导星实验）校准系统的一部分，并在Gemini行星成像仪的集成和测试过程中使用。该方法已被证明是一种有效的和低成本的手段来模拟湍流。我们现在正在向AO社区的其他成员分发盘子。
2012-09-21 astro-ph.IM
Starlight coupling through atmospheric turbulence into few-mode fibers and photonic lanterns in the presence of partial adaptive optics correction
被大气湍流破坏的星光不能有效地耦合到基于集成光学的天文仪器中，因为它们需要高空间相干性的光耦合到它们的单模波导中。低阶自适应光学与光子灯笼的结合提供了一种实用的方法来实现有效耦合到多路复用的天文光子器件。我们调查，辅助模拟和实验测试平台，之间的权衡自由度的自适应光学系统和那些的集成光学元件的输入波导导致一个具有成本效益的混合系统，实现了信噪比高于一个独立的设备由单模光纤馈送。
2020-11-26 astro-ph.IM physics.optics
High-Resolution Altitude Profiles of the Atmospheric Turbulence with PML at the Sutherland Observatory
随着下一代地基望远镜的发展，对超大型望远镜的需求越来越大，对自适应光学系统的要求也越来越高。这是为了补偿由大气湍流引起的图像失真，并充分利用直径为30至40米的镜子。这就需要对湍流进行更精确的描述。PML（Profiler of Moon Limb）就是在这种背景下开发的。PML的目的是提供高分辨率的高度分布的湍流使用差分测量的月球边缘位置计算的横向空间角协方差的到达角波动。不同分离角的差分像移协方差对视宁度的高度分布敏感。使用连续的月球边缘提供了大量的分离角，从而可以获得高分辨率的剖面高度。该方法是提出和测试与模拟数据。此外，2011年8月在南非萨瑟兰天文台部署了一台PML仪器。我们在此介绍这一测量活动的结果。
2017-01-28 astro-ph.IM
Focal-Plane Diagnostics of Atmospheric and Dome-Induced Turbulence: Exploring techniques and applications
Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利群岛天体物理研究所）；Universidad de La Laguna（拉古纳大学）；Rhine-Waal University of Applied Sciences（莱茵-瓦尔应用科学大学）；Instituto de Radioastronomía y Astrofísica (IRyA), Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学射电天文与天体物理研究所）
该研究利用视宁度受限观测的空间信息，开发了可诊断大气与圆顶湍流的技术，构建三维PSF模型，可用于图像重建等并优化未来极大望远镜运行。
2026-07-31 astro-ph.IM
Towards the forecast of atmospheric parameters and optical turbulence above an astronomical site on 24h time scale
大气参数和光学湍流预报在地基天文中的应用是非常关键的，主要是队列调度。到目前为止，大多数努力已经解决了我们的小组在开发算法的光学湍流（CN 2）和所附的综合天体气候参数和量化的性能的Astro-Meso-Nh包在重建这些参数。此外，还对Meso-Nh在重建地基天文学相关大气参数方面的性能进行了深入的分析。我们的研究总是提到夜间制度。为了将我们的研究应用到白天的时间制度，我们提出，在这方面的贡献，通过比较模型输出和测量的经典大气参数相关的地基天文学在夜间和白天的时间得到的初步结果。我们选择了Roque de los Muchachos天文台（加那利群岛）作为测试案例，该天文台提供了由同一峰会/天文台上不同望远镜的不同传感器提供的非常扩展的测量集。接近地面的典型的白天的对流制度是非常不同的稳定制度的特点夜间。因此，这项研究的目的是扩大域的Astro-Meso-Nh代码的有效性，以新的湍流制度，它允许覆盖一天的24小时。这种方法不仅可以应用于太阳望远镜（例如EST），而且可以应用于范围更广的科学领域，而不仅仅是在卫星通信等天文学方面。
2019-02-21 astro-ph.IM
Characterization of atmospheric turbulence for the Large Synoptic Survey Telescope
大型综合巡天望远镜（LSST）的科学目标之一是通过测量星系形状的细微扭曲来测量暗能量的演化，这种扭曲是由于演化中的暗物质分布引起的弱引力透镜造成的。了解LSST的点扩散函数是精确测量弱引力透镜的关键一步。大气贡献占主导地位的LSST PSF。Kolmogorov湍流模型的模拟通常用于表征和校正这些大气效应。为了验证这些模拟，我们将预测的大气行为与经验数据进行比较。模拟是在GalSim中进行的，GalSim是一个用于模拟天文物体和PSF图像的开源软件包。大气模拟是通过在不同的高度产生大的相位屏幕，并在长时间尺度上发展它们来运行的。我们比较湍流强度和时间行为的大气模拟从重建的遥测数据从双子座行星成像仪（GPI）。GPI通过使用18厘米子孔径对大气进行采样来捕获一系列空间频率。LSST弱透镜分析将测量星系椭圆率的相关性，需要非常精确的PSF形状参数的大小和相关性的知识。在第一次分析之后，我们使用模拟和来自差分散斑测量仪器（DSSI）的连续短曝光观测来研究PSF参数的行为-例如，椭圆度和尺寸-作为曝光时间的函数。例如，这些研究可以帮助讨论LSST访视可能的可变暴露时间，以提供更统一的访视深度。
2018-07-24 astro-ph.IM
Characterization of LBT atmospheric and turbulence conditions in the context of ALTA project
ALTA项目自2016年以来一直活跃，在LBT观测站提供大气参数的预报，如温度，风速和风向，相对湿度和可降水量，以及光学湍流参数，如视宁度，波前相干时间和等晕角，最终目标是支持LBT的夜间科学运行。除了预报之外，ALTA多年来一直在收集有关大气条件的统计数据，这些数据可用于绘制位于亚利桑那州格雷厄姆山顶部的望远镜站点气候学的非常准确的特征。这种表征可以用于预测模型的优化和校准，并作为模型验证的参考。这些参数的气候学被认为是ALTA的进一步输出，将随着时间的推移在网站上更新，它将能够在短期和长期尺度上显示趋势。在这方面的贡献，我们提出了一个气候学的描述，所有的大气参数相关的地基天文学，以提供科学界的观测条件LBT一个强大的参考。这项研究是利用DIMM和大气传感器几年来提供的现场测量结果进行的，并在望远镜遥测数据中提供。
2022-10-20 astro-ph.IM
PSF--NET: A Non-parametric Point Spread Function Model for Ground Based Optical Telescopes
Taiyuan University of Technology（太原理工大学）；Durham University（杜伦大学）
地面光学望远镜受大气湍流引起的像差影响严重。了解这些像差的性质对仪器设计和图像恢复方法的发展都很重要。由于点扩散函数能反映整个光学系统的性能，因此用点扩散函数来描述大气湍流引起的像差是合适的。假设具有相同廓线的大气湍流引起的点扩散函数属于同一流形空间，我们提出了一种非参数的点扩散函数-- PSF-NET。PSF-NET具有循环卷积神经网络结构，是由具有相同廓线的大气湍流引起的PSF流形空间的统计表示。用模拟数据和实际观测数据对PSF-NET进行了测试，结果表明，经过良好训练的PSF-NET可以恢复任何短曝光的大气湍流模糊图像，并且具有相同的轮廓。此外，我们进一步使用PSF-NET的脉冲响应，它可以被视为统计平均PSF，来分析PSF-NET的解释属性。我们发现统计平均PSF的变化是由大气湍流廓线的变化引起的：随着大气湍流廓线差异的增大，统计平均PSF之间的差异也增大。本文提出的PSF-NET方法为分析大气湍流引起的像差提供了一种新的途径，这将有助于发展新的地面光学望远镜观测方法。
2020-03-02 astro-ph.IM astro-ph.SR cs.CV
Single-mode interferometric field of view in partial turbulence correction. Application to the observation of the environment of Sgr A* with GRAVITY
上下文ESO VLTI上的重力仪在光学干涉仪领域树立了新的标志。在这个波长范围内，长时间曝光是第一次可能的，为天体物理学带来了巨大的进步。特别是，微弱的对象可以观察到的VLTI的角分辨率，与曝光超过了许多数量级的相干时间的大气湍流。目的。现代干涉仪，特别是那些结合了大型望远镜（如VLT的单位望远镜）收集的光的干涉仪，受益于对大气湍流的部分校正。本文研究了大气湍流对干涉仪最大视场的影响，如用单模光纤过滤波前的重力干涉仪。基本问题是最大视场是否限制在单个孔径的衍射极限，或者实际上是否更宽。我们特别讨论的情况下，围绕Sgr A* 的领域，重点是大规模的主序星S2的可探测性。方法.我们从理论上研究了干涉仪的干涉和测光瓣，并考虑了大气湍流。我们计算了大气湍流的波瓣函数和没有部分修正的波瓣函数。结果本文的主要结果是，如果对高阶大气湍流进行校正，则倾斜剩余量可以加宽干涉仪的视场。作为一个特殊的情况下，S2星可以检测到在干涉框架中心的Sgr A*，即使两个对象之间的距离是高达约两倍的衍射极限的一个单一的光圈。我们还表明，在这种情况下，如果指向精度的纤维是10质量的顺序，vibrium不偏置。
2019-03-26 astro-ph.IM
Non-modulated pyramid wavefront sensor: Use in sensing and correcting atmospheric turbulence
针对非调制金字塔波前传感器线性范围受限的问题，提出一种考虑残余湍流工作条件的交互矩阵校准方法，仿真验证其可稳健感知并校正大气湍流。
2023-09-07 astro-ph.IM
MOSE: optical turbulence and atmospherical parameters operational forecast at ESO ground-based sites. I: Overview and atmospherical parameters vertical stratification on [0-20] km
我们介绍了MOSE项目的概况（MOdeling ESO Sites），旨在验证经典大气参数预报的可行性（风速、强度和风向、温度、相对湿度）和光学湍流OT（CN2廓线和从CN2得出的最相关的综合天文气候参数：视宁度、等晕角、波前相干时间）。这项研究的最终结果是调查的机会，实施自动系统，这些参数的预测在这些网站。在本文中，我们提出的结果有关的Meso-Nh模式的能力，在重建垂直分层的大气参数沿地面以上20公里。该模型在重建大部分参数（特别是风速）方面表现出非常令人满意的性能，这使得该调查工具最适合用于天文观测站，以支持AO设施，并计算风速的时间演变和波前相干时间。该解决方案的另一个巨大优点是，可以相对于感兴趣的时间提前（几个小时的数量级）获得这样的估计
2013-09-26 astro-ph.IM physics.ao-ph physics.data-an
DanceCam: atmospheric turbulence mitigation in wide-field astronomical images with short-exposure video streams
本文提出DanceCam，用模拟数据训练的视频到图像神经网络处理短曝光恒星场图像序列，在多种视宁度下去噪、去湍流并保持通量与天体测量稳定性，显著提升角分辨率。
2024-05-08 astro-ph.IM astro-ph.SR
Refractive multi-conjugate adaptive optics for wide-field atmospheric turbulence correction
Consiglio Nazional delle Ricerche, Institute of Photonics and Nanotechnology（意大利国家研究委员会光子学与纳米技术研究所）
本文提出了一种基于折射变形透镜的多共轭自适应光学系统，通过改进的光学设计提升了宽视场内的大气湍流校正效果，实验验证了其在自由空间光学通信中的应用潜力。
2026-03-25 astro-ph.IM physics.optics
Study on atmospheric optical turbulence above Mt. Shatdzhatmaz in 2007--2013
我们提出的大气光学湍流（OT）的测量结果进行了山顶。Shatdzhatmaz在斯滕伯格天文研究所新的2.5米望远镜的安装现场。在2007年11月至2013年6月期间，使用组合的多孔径闪烁传感器（MASS）和差分图像运动监视器（DIMM）仪器从地面到23 km高度获得了近30万个垂直OT剖面。在整个数据集上计算的主要OT特征的中值如下：积分视宁度$β_0 = 0.96$ arcsec、自由大气视宁度$β_{free} = 0.43$ arcsec和等晕角$θ_0 = 2.07$ arcsec。中位大气时间常数为$τ_0 = 6.57 \mbox{ ms}$。这些参数在月和年尺度上的长期变化表明，在天体气候活动规划中需要考虑到这一点。例如，月度$θ_0$估计值的年度变化高达30%，而时间常数$τ_0$的变化系数为2.5。评估Mt.的潜力。Shatdzhatmaz在高角分辨率观测方面表明，在10月至11月，该地点与世界上最好的研究峰会一样好。
2014-03-26 astro-ph.IM
Atmospheric turbulence in phase-referenced and wide-field interferometric images: Application to the SKA
相位参考是无线电干涉测量中的标准校准程序。它允许检测弱源，通过使用准同时观测的近距离源作为校准。因此，假设对于每个天线，来自两个源的信号的光路是相似的。然而，大气湍流可能在信号的光路中引入强差异，并且对于相对大的校准器到目标分离和/或恶劣天气的情况，影响或甚至浪费相位参考。这种情况在宽视场观测中也是类似的，因为图像的随机变形（主要是由大气湍流引起的）与相位参考源相对于其校准器相位中心的随机天体测量变化基本上具有相同的起源。在本文中，我们提出的天文测量精度和灵敏度的干涉阵列（平方公里阵列，SKA的实现）在相位参考和宽场观测的Monte Carlo研究的结果。通过应用相应的校正，这些模拟可以外推到其他阵列。我们考虑了湍流大气的几种影响（即，电离层和对流层的湿分量）以及来自天线接收器。我们研究了动态范围和天体测量精度的变化，作为观测频率，源分离和湍流强度的函数。我们发现，对于1和10 GHz之间的频率，它是可能的，以获得高保真度的图像，虽然大气强烈限制了仪器的灵敏度相比，没有大气的情况下。在该频率窗口之外，图像的动态范围和源位置的精度降低。[...]（不完整的摘要。请阅读手稿）。
2010-04-09 astro-ph.IM
Optical Turbulence Characterization at LAMOST Site: Observations and Models
大气光学湍流严重限制了高角分辨率仪器的性能。2011年在LAMOST站点进行了为期8晚的测量活动，以确定光学湍流的特征。在活动期间安装了两台仪器：一台差分图像运动监视器（DIMM）用于测量总大气视宁度，一台单星科学雷达（SSS）用于测量湍流的垂直廓线C_n^2（h）和水平风速V（h）。利用当地气象参数描述大气湍流光学效应的Trinquet-Vernin模式与WRF模式耦合，计算了光学湍流参数。本文介绍了高角分辨率天文学中涉及的光学参数的评估。它包括视宁度、等晕角、相干时间、相干集光率、光学湍流强度的垂直廓线和水平风速V（h）。用DIMM、SSS和WRF模型预测的中位视宁度分别为1.01、1.17和1.07弧秒。回顾了LAMOST观测站视宁度测量的历史，并将这次观测中的湍流测量与世界上其他天文台的观测结果进行了比较。
2015-05-20 astro-ph.IM
Atmospheric turbulence forecasting with a General Circulation Model for Cerro Paranal
除了视宁度、相干时间和等晕角等天文气象参数外，地球大气湍流强度和速度的垂直分布对仪器设计、性能验证和监测以及观测计划和管理也很重要。在这里，我们比较这些天文气象参数，以及垂直剖面本身的预测模型的基础上的大气环流模型，从欧洲中距天气预报中心和立体SCIDAR，一个高灵敏度的湍流廓线仪器在帕拉纳尔，智利定期运行。该模型处理速度快，因为不需要执行空间嵌套或数据操作。这种速度使模型能够根据最新的预测做出反应。我们发现，该模型与立体SCIDAR的测量结果在统计上是一致的。来自模型和测量的中值湍流廓线的相关性为0.98。我们还发现，天体气象参数的分布是一致的。我们比较了同时期的测量结果，发现自由大气视宁度、等晕角和相干时间的相关值分别为0.64、0.40和0.63。我们展示并比较了大量试验夜晚的轮廓序列。我们看到，该模型能够预测主要特征的演变。除了智能调度，确保最敏感的天文观测被安排在最佳时间，该模型可以使用大量的天气预报档案来实现远程站点特征化，并可用于优化宽场AO系统的性能。
2018-09-21 astro-ph.IM
Optical turbulence forecast over short timescales using machine learning techniques
地面天文学中光学湍流和大气参数的预报已成为各大天文望远镜规划和光学仪器优化的重要目标。这种详细而准确的预报通常是用数值大气模式进行的。最近，作为旨在提高预报准确性的战略的一部分，还使用基于自回归方法的技术提供短期预报（提前几小时）（ALTA项目）。事实证明，这种技术能够达到前所未有的性能。这种短期预测利用了数值模式预测和实时观测。近年来，机器学习（ML）技术也开始用于提供大气和湍流预报。然而，初步的结果表明，准确性并不真正具有竞争力的自回归方法，甚至预测的持久性。该技术可与大气模式联合应用。因此，研究它们的性能和特性的主要特征是很有趣的（也因为有大量的算法可能是可访问的），以了解到目前为止所取得的结果是否可以使用ML进一步改进。在这项研究中，我们专注于一个纯粹的机器学习应用程序，以短期预测（1-2小时）的天体气候和其他大气参数以上的VLT。
2022-10-20 astro-ph.IM physics.ao-ph
MOSE: optical turbulence and atmospherical parameters operational forecast at ESO ground-based sites. II: atmospherical parameters in the surface layer [0-30] m
这篇文章是一系列文章的第二篇，旨在证明所有最相关的经典大气参数（风速和风向，温度，相对湿度）和光学湍流（Cn 2和衍生的天文气候参数，如视宁度，等晕角，波前相干时间.）的预测在天文应用中的可行性。这项研究是在MOSE项目的框架内进行的，重点放在两个ESO地面基地Cerro Paranal和Cerro Armazones的上方。本文介绍了Meso-Nh模式重建近地层大气参数（风速、风向和绝对温度，[0-30] m a.g.l.）的能力。对近地层大气各参数的模式重建结果令人满意。对于温度，在所有水平下，RMSE（均方根误差）低于1°C。对于风速，其为~2 m/s，并且对于风向，其在所有水平处处于[38-46°]的范围内，其对应于范围[21-26°]内的RMSE_relative。如果对风向应用滤波器（从计算中丢弃小于3 m/s的风），则风向RMSE在范围[30-41°]内，即RMSE_relative在范围[17-23°]内。对表层大气参数的模式业务预报适用于不同的应用，其中包括：利用提前数小时重建的夜晚开始时的温度对圆顶进行热化;提前知道夜间强风的主要方向，可以使天文学家预测夜间能见度好/差的情况，并相应地规划观测;防止自适应次镜因风速而产生的抖动。
2013-09-26 astro-ph.IM physics.ao-ph physics.data-an
The impact of high spatial frequency atmospheric distortions on weak lensing measurements
具有弱引力透镜的高精度宇宙学需要精确测量成像数据中的点扩散函数，其中可以模拟高空间频率变化的精度受到场中恒星数密度的限制。我们分析密集的恒星领域在加拿大-法国-夏威夷望远镜成像，以量化地面成像点扩散函数的高空间频率变化的程度，并比较我们的结果大气湍流模型。数据显示了各向异性湍流模式，其方向与风向和风速无关。我们发现高空间频率的振幅随着曝光时间的增加而减小，如$t^{-1/2}$，并且发现对于曝光时间$t>180$秒，大气对点扩散函数椭圆度变化的贡献小得可以忽略。对于未来的调查分析较短的曝光数据，这种各向异性湍流将需要考虑到相关的大气扭曲的幅度变得可比的尺度小于$\sim 10$弧分的宇宙透镜信号。这种影响可以减轻，但是，通过相关的星系剪切测量曝光成像的时间间隔大于50秒，我们发现空间湍流模式是不相关的。
2011-12-02 astro-ph.CO astro-ph.IM
