The efficiency of the management of top-class ground-based astronomical facilities supported by Adaptive Optics (AO) relies on our ability to forecast the optical turbulence (OT) and a set of relevant atmospheric parameters. Indeed, in spite of the fact that the AO is able to achieve, at present, excellent levels of wavefront corrections (a Strehl Ratio up to 90% in H band), its performances strongly depend on the atmospheric conditions. Knowing in advance the turbulence conditions allows an optimization of the AO use. It has already been proven that it is possible to provide reliable forecasts of the optical turbulence (CN2 profiles and integrated astroclimatic parameters such as seeing, isoplanantic angle, wavefront coherence time, ...) for the next night. In this paper we prove that it is possible to improve the forecast performances on shorter time scales (order of one or two hours) with consistent gains (order of 2 to 8) using filtering techniques. This has permitted us to achieve forecasts accuracies never obtained before and reach a fundamental milestone for the astronomical applications. The time scale of one or two hours is the most critical one for an efficient management of the ground-based telescopes supported by AO. Results shown here open, therefore, to an important revolution in the field. We implemented this method in the operational forecast system of the Large Binocular Telescope, named ALTA Center that is, at our knowledge, the first operational system providing forecasts of turbulence and atmospheric parameters at short time scales to support science operations.
Establishing baseline model performances for optical turbulence forecasting
INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）；ADONI: ADaptive Optics National laboratory of INAF（意大利国家天体物理研究所自适应光学国家实验室）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Large Binocular Telescope（大型双筒望远镜）
Establishing baseline model performances for optical turbulence forecasting
INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切尔西天文台）；ADONI: ADaptive Optics National laboratory of INAF（意大利国家天体物理研究所自适应光学国家实验室）；Large Binocular Telescope（大型双筒望远镜）
MOSE: optical turbulence and atmospherical parameters operational forecast at ESO ground-based sites. I: Overview and atmospherical parameters vertical stratification on [0-20] km
Turbulence in the ICM from mergers, cool-core sloshing and jets: results from a new multi-scale filtering approach
我们设计了一个简单的多尺度方法，识别湍流运动的流体动力学网格模拟。该方法不采用先验相干尺度来区分层流和湍流。取而代之的是，每个单元周围的局部平均速度场重建与多尺度滤波技术，产生的最大尺度的湍流涡旋的迭代。该方法具有鲁棒性强、速度快、适用范围广等特点。我们在这里提出的应用这项技术的研究空间和光谱性质的湍流内星系团介质，测量湍流扩散和各向异性的湍流速度场的各种驱动机制：a）吸积物质在星系团（用ENZO模拟）; b）冷核周围的晃动（用FLASH模拟）; c）活动星系核的喷流（用FLASH模拟）。在星系团中，物质吸积驱动的湍流速度在内部区域（在星系团维里半径内）主要是切向的，而在靠近维里半径的区域是各向同性的。冷核晃动激发的湍流也是如此，而活动星系核流出的喷流在音速点附近和更远的地方主要驱动径向湍流运动。湍流导致团簇内介质的扩散率在=10^29-10^30 cm ^2/s的范围内。平均而言，在集群内介质中的湍流驱动的能量占主导地位的机制是由集群演化过程中的物质吸积和主要合并。
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。
MOSE: a feasibility study for optical turbulence forecasts with the Meso-Nh mesoscale model to support AO facilities at ESO sites (Paranal and Armazones)
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。
Short-Term Turbulence Prediction for Seeing Using Machine Learning
Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, J.L. Lagrange（蔚蓝海岸大学，蔚蓝海岸天文台，J.L. 拉格朗日）；SISSA（的里雅斯特国际高等研究学院）；IFPU - Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）
