Optical Turbulence forecast: new perspectives
Elena Masciadri, Gianluca Martelloni, Alessio Turchi, INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Largo Enrico Fermi 5, I-50125 Florence, Italy
在这篇文章中，我提出了最近在OT预测领域取得的成果，进一步推动了OT预测准确性的极限，并在这一领域开辟了新的视角。
In this contribution I present results achieved recently in the field of the OT forecast that push further the limit of the accuracy of the OT forecasts and open to new perspectives in this field.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Optical turbulence forecast in the Adaptive Optics realm
（最多35字）在这个演讲中，我介绍了与应用于自适应光学支持的地基天文学的光学湍流预报相关的科学驱动因素，所取得成果的最新水平以及未来进展的最相关挑战。
Establishing baseline model performances for optical turbulence forecasting
本研究针对光学湍流预报，基于甚大望远镜和大双筒望远镜的多年度数据，建立两种基线模型的性能阈值，发现其精度随多因素变化，需相对基线衡量。
Filtering techniques to enhance optical turbulence forecast performances at short time scales
在自适应光学（AO）技术支持下的地面天文设施的管理效率依赖于我们对光学湍流（OT）和一组相关大气参数的预报能力。事实上，尽管AO目前能够实现优异的波前校正水平（H波段的Strehl比率高达90%），但其性能强烈依赖于大气条件。提前知道湍流条件允许AO使用的优化。它已经被证明是可能的，提供可靠的预报的光学湍流（CN2廓线和综合天文气候参数，如视宁度，等晕角，波前相干时间，.）第二天晚上在本文中，我们证明了它是可能的，以提高预测性能在较短的时间尺度（一个或两个小时的顺序）与一致的增益（顺序为2至8）使用过滤技术。这使我们能够实现以前从未获得过的预测精度，并达到天文应用的一个基本里程碑。一个或两个小时的时间尺度是有效管理天文台支持的地面望远镜的最关键的时间尺度。因此，这里显示的结果为该领域的一场重要革命打开了大门。我们实现了这种方法的业务预测系统的大型双目望远镜，名为ALTA中心，这是在我们所知的，第一个业务系统提供预测的湍流和大气参数在短时间尺度，以支持科学操作。
FATE -- an operational automatic system for optical turbulence forecasting at the Very Large Telescope
本文介绍业务化自动系统FATE的进展，该系统为VLT提供天文气候与大气参数及光学湍流预报，并为ELT相关预报奠定路线图。
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。
Optical turbulence forecast for ground-based astronomy and free-space optical communication
本文综述了团队在大气光学湍流预报方面的最新研究，涵盖方法精度、效率及机器学习贡献，并拓展至自由空间光通信应用。
Optical turbulence forecast: toward a new era of ground-based astronomy
用非静力大气模式在中尺度上模拟天文学应用中的光学湍流（OT），就测量而言，具有一些优点。地基天文学的未来取决于ELT的潜力和可行性。我们在了解、控制和“管理”湍流对新一代望远镜和设施的影响方面的能力，是确保它们在空间天文学方面具有竞争力的决定性因素。在过去，已经进行了几项研究，证明了模拟天文台上空真实的Cn 2剖面的可行性。欧洲共同体（FP6计划）最近决定资助一个项目，旨在从一方面证明OT预报的可行性和中尺度模式从光学湍流角度区分天文站点的能力，另一方面促进这一处于天体物理学和气象学之间的学科的发展。在这篇文章中，我将介绍这个项目的科学和技术目标，与这样一个项目的成功有关的地基天文学的挑战，以及为优化结果而联合的国际协同作用。
New achievements in optical turbulence forecast systems in operational mode
在这篇文章中，我们介绍了我们在一个长期计划的背景下获得的最新进展，我们从几年前开始实施业务预报系统：（a）在AO系统的协助下，在顶级地面望远镜上，以支持夜间和白天观测科学计划的灵活调度;（b）在地面站上，以支持自由空间光通信。在AO 4 ELT 6：1会议上讨论并提出了两个主题。ALTA是一个业务预报系统，用于OT和影响为LBT设想的天文地面观测的所有关键大气参数。它自2016年以来一直在不断发展，以满足LBT AO（SOUL，SHARK-NIR，SHARK-VIS，LINC-NIRVANA，......）协助的仪器的必要性/要求。在这方面的贡献，我们提出了一个新的实施版本的ALTA，由于自回归方法，利用数值预报和实时OT测量采取原位，可以获得模型性能（大气和天文气候参数的预测）以前从未实现的时间尺度上的顺序为几个小时。2.我们将通过澄清一些基本概念和纠正最近在文献中流传的一些错误信息，来了解中尺度和大气环流模式（GCM）进行的光学湍流预报之间的主要差异。
Optical turbulence forecast for the European Solar Telescope (EST): the challenge of the day-time regime
本文在 SOLARNET 项目下评估将夜间光学湍流预报方法扩展至白昼 regime，以为 EST 提供自动预报，并初步发现 ORM 与 TO 白昼特性相近。
Optical turbulence forecast: ready for an operational application
可行性研究MOSE（MOdellig ESO站点）的主要目标之一是评估一种方法的性能，该方法旨在预测智利甚大望远镜和欧洲极大望远镜ESO站点上方的光学湍流。该方法意味着使用一种专门为光学湍流（OT）设计的代码，称为Astro-Meso-Nh。在本文中，我们提出的结果，我们在这个项目的结论，关于这种方法的性能预测的最相关的参数有关的光学湍流（CN 2，看到，等晕角θ_0和波前相干时间τ_0）。数值预测与沿太阳年均匀分布的、属于不同年份的非常丰富的夜晚统计样本有关，已与观测进行了比较，并分析了不同的统计算子，如经典偏差，由列联表导出的RMSE和更复杂的统计运算符，能够量化预测方法的成功分数，例如正确检测的百分比（PC）和在特定值范围内检测参数的概率（POD）。该研究的主要结论告诉我们，Astro-Meso-Nh模型提供的性能已经非常好，可以肯定地保证对顶级望远镜和ELT的服务模式产生不可忽视的积极影响。不久将在甚大射电望远镜和E-ELT网站上安装Astro-Meso-Nh模型自动和实用版的演示器。
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。
Establishing baseline model performances for optical turbulence forecasting
本文针对光学湍流预测难题，通过将两种基线方法应用于相关数据集，计算天文气候和大气参数阈值，探讨其性能受观测站点、参数、时间尺度和预测类型影响，指出绝对量化OT预测性能无意义。
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
Operational optical turbulence forecast for the Service Mode of top-class ground based telescopes
在这方面的贡献，我们提出的可行性研究（MOSE）进行ESO的背景下获得的最相关的结果。该项目的主要目的是量化中尺度模型（Astro-Meso-NH代码）在预测与地面天文观测有关的所有主要大气参数以及Cerro Paranal（甚大望远镜所在地）和Cerro Armazones（E-ELT所在地）上空的光学湍流（CN 2和相关的综合天文气候参数）方面的性能。详细分析了该系统对所有天体气候和大气参数的预报能力的成功率。考虑到我们获得的优异结果，这项研究证明了在这两个站点上实施自动系统的机会，该系统将在夜间以操作配置运行，以支持VLT和E-ELT的科学计划以及天文设施（特别是AO系统支持的天文设施）的调度。2016年底，将启动一个新项目，在ESO的两个站点上运行一个操作系统的演示器。我们的团队还负责在LBT（ALTA项目）的Mt.Graham实施类似的自动系统。因此，我们的系统/方法将允许在新一代望远镜的服务模式框架中向前迈出一步。在取得的最令人兴奋的成果中，我们列举了这样一个事实，即我们证明能够预测垂直分辨率高达150米的CN2剖面。这样一个功能是特别重要的所有WFAO系统，需要这样的详细信息OT垂直分层在整个20公里以上的地面。这一重要成就告诉我们，所有WFAO系统都可以依赖能够支持其优化使用的自动系统。
R&D activity in INAF on light instrumentation for continuous optical turbulence monitoring
INAF Arcetri团队研发了一套集成Cyclope、RINGSS和闪烁仪的自动化连续视宁度测量系统，用于监测光学湍流，支撑天文观测与通信相关的研发及预测方法测试。
Turbulence nowcast for the Cerro Paranal and Cerro Armazones observatory sites
光学湍流对地基天文观测质量有重要影响。准确可靠的光学湍流预报有助于优化科学观测的时间安排，提高数据质量和天文台的科学生产力。然而，众所周知，对湍流的预测要达到对大型天文台的运作有用的准确程度是很难获得的。从详细的大气物理模型到经验数据驱动的方法，对几种途径进行了研究。在这里，我们提出了一个经验的方法，利用空间多样性和基于两个附近的网站，Cerro Paranal，主机的甚大望远镜（VLT），和Cerro Armazones，未来的主机的极大望远镜（ELT）在智利之间的同时测量。我们研究了这两个站点之间测量的高空湍流之间的相关性。这是欧洲南方天文台（ESO）发起的持续努力的一部分，以获得湍流的短期预报，以促进VLT的运行并准备ELT的运行模式。
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)
我们提出了非常令人鼓舞的初步结果的背景下，MOSE项目，一个正在进行的研究，旨在调查的可行性预测的光学湍流和气象参数（在自由大气层以及边界层和表层）（甚大望远镜- VLT的所在地）和Cerro Armazones（欧洲极大望远镜- E-ELT的所在地），两者都在智利。该研究采用中Nh大气中尺度模式，旨在提供光学湍流预报工具，以支持科学计划的调度和在VLT和E-ELT使用AO设施。在这项研究中，我们利用了大量的测量到目前为止，在Paranal和Armazones的ESO和TMT财团在E-ELT和TMT的选址的背景下，约束/验证模型。详细分析了模式在再现大气参数（T，V，p，H，.）在近地面以及在自由大气中，是关键的和基本的，因为光学湍流取决于这些参数中的大多数。这种方法使我们能够提供一个详尽和完整的分析模型的性能，并更好地定义模型的操作应用。这也有助于我们识别光学湍流测量的差异来源（当它们出现时），并区分问题的不同起源：模型参数化，初始条件，......初步结果表明，该模型在再现大多数主要气象参数的统计方面，以及在每个单独的夜晚在自由大气中，并在接近表面的精度很高。该研究由ESO和INAF-Arcetri（意大利）共同资助。
Operational forecast of the PSF figures of merit
利用由自适应光学支持的仪器进行的科学观测的优化和调度可以极大地受益于PSF优值（FWHM、Strehl比、包围能量和对比度）的预测，其取决于AO仪器、科学目标和观测夜间的湍流条件。在这篇文章中，我们探讨了预测一些最有用的PSF品质因数（SR和FWHM）的可能性。为了实现这一目标，我们使用中尺度大气模型Astro-Meso-NH在短时间尺度上预测的光学湍流作为为特定AO仪器开发和定制的PSF模拟软件的输入。将通过将结果与使用SCAO系统SOUL（FLAO升级版）在LBT和SAXO（极端SCAO系统在VLT为高分辨率SPHERE仪器供电）上为相机LUCI供电的特定目标获得的天空测量PSF优值进行比较来进行初步验证。该研究将为在现有的大气业务预报系统（湍流和大气参数）的基础上实现这样一个优值的业务预报铺平道路。在这方面的贡献，我们把注意力集中在预测的PSF轴上。
Towards operational optical turbulence forecast systems at different scales
本文将在LBT的ALTA Center中已实现的自回归短时预报方法扩展至VLT台址，覆盖视宁度、波前相干时间、等晕角和地面层比例，证明其在1-2小时尺度上优于持续性预测和基于现场测量的机器学习方法，并计划部署于VLT业务化预报系统。
Evaluation of filtering techniques to increase the reliability of meteo forecasts for ground-based telescopes
在这篇文章中，我们评估了滤波技术在提高地面望远镜光学湍流和大气参数预测精度方面的影响。这些技术利用望远镜传感器和仪器不断提供的数据来改进实时预报的性能，这对望远镜的运行有影响。在以前的工作中，我们已经展示了中尺度高频预报（中-NH和Astro-Meso-Nh模型）如何能够对不同的大气参数和光学湍流进行可靠的预测。中尺度预报在全球模式上的优势在于更好地实现物理大气过程，包括湍流，并产生具有更大空间分辨率（高达100米或更高）的输出。利用望远镜实时传感器数据的过滤技术可能有助于消除对短期中尺度预报产生影响的潜在偏差和趋势，因此可能提高最终输出的准确性。考虑到目前和未来顶级望远镜装置的复杂性和成本，对未来观测条件的预测的每一次改进肯定将有助于更好地分配观测时间，特别是在共享模式操作中，并且肯定将在中长期内使科学界受益。
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。
FAST: A software suite for automatic weather and optical turbulence forecast on ground-based telescope sites
本文介绍 FAST 软件套件，其自动化整合 Meso-Nh/Astro-Meso-Nh 预报流程，支持 AO 优化与望远镜观测规划，并已在 LBT、VLT 相关项目中成熟应用。
PSF nowcast using PASSATA simulations -- Towards a PSF forecast
表征自适应光学仪器的点扩展函数对于仪器设计和观测规划/优化都是至关重要的。模拟软件，如PASSATA，已成功地用于仪器设计中的PSF表征，其利用标准化的大气湍流轮廓来产生代表典型仪器性能的PSF。在这篇文章中，我们研究了使用这种工具的可行性临近预报应用（目前的时间预测），如在实际观测的天空测量PSF的特性。具体来说，我们将分析的性能的仿真软件在表征两个不同的国家的实时PSF的最先进的SCAO自适应光学仪器：灵魂在LBT，和SAXO在VLT。这项研究将利用天空测量的大气湍流，并将模拟结果与实际观测中从仪器遥测中检索的测量PSF优值（即FHWM和Strehl比率）进行比较。在这个阶段，我们的主要目标是量化的AO模拟的不确定性水平，在再现真实的天空观察到的PSF与端到端的代码（PASSATA）。在后续阶段，我们打算使用更快的分析代码（TIPTOP）。这项工作是一项更广泛研究的一部分，该研究旨在利用模拟工具结合每晚进行的大气湍流预报，提前预报PSF，并支持地面望远镜设施的科学运作。因此，“PSF预测”选项可能会添加到ALTA中心或即将在ESO实施的业务预测系统中。
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。
High accuracy short-term PWV operational forecast at the VLT and perspectives for sky background forecast
在本文中，我们提出了第一次获得的结果，通过应用自回归（AR）技术的可降水量（PWV）。这项研究是在甚大望远镜上进行的。最近提出的AR技术，以提供在短时间尺度（几个小时）的大气和天体气候参数的预测，实现更好的性能与“标准预报”提供下午早些时候为未来的夜晚。AR方法使用感兴趣的参数的实时测量来改进用大气模型进行的预报。我们在这里使用LHATPRO提供的测量，一个辐射计连续测量VLT的PWV。当比较1小时的AR预测与标准预测时，我们观察到预测准确性方面的增益因子为$\sim$ 8（即$\sim$ 800%）。在PWV $\leq$ 1毫米范围内，这对红外天文应用极为关键，预测的均方根误差仅为百分之几毫米（0.04毫米）。因此，我们证明，AR技术提供了一个重要的好处VLT科学操作的所有仪器敏感的PWV。此外，我们还展示了这种预测PWV的能力如何也可以用于预测红外范围内的天空背景（对METIS非常有吸引力）。我们通过将这种方法应用于由ESO和突破计划支持的NEAR项目（阿尔法岑地区的新地球）来量化这种能力。
Short-Term Turbulence Prediction for Seeing Using Machine Learning
本文利用机器学习预测大气湍流，通过比较统计和深度学习方法，提出正常化流时间序列模型（FloTS）以提高预测精度和不确定性量化。
Neural networks applied to forecasting the astroclimatic and meteorological parameters in an operational context
本研究针对运营场景，探讨神经网络算法在天文气候与气象参数预测中的应用，对比AR、RF模型，发现全天测量可提升预测性能，相关工作依托LBT与VLT的运营预测系统开展。
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。
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。
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。
Turbulence, Complexity, and Solar Flares
预测太阳耀斑是物理学中最基本的问题之一，涉及等离子体物理、高能物理和复杂系统的建模等问题。随着我们对准确的空间天气预报的需求不断增加，这也带来了社会后果。太阳耀斑是光球层的输入（通量出现和重排）与日冕层的输出（电流积累和电阻耗散）之间的竞争而自然产生的。虽然最初是局部的，但这种重新分布会影响邻近区域，并发生雪崩，导致等离子体、粒子和磁场的大规模爆发。由于耀斑是由光球层中的应力场提供动力的，因此对光球层磁场复杂性的研究既可以用来预测活动，也可以用来理解磁场的物理性质。磁能量谱和多重分形谱是两种可能的方法。
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