吴晓庆课题组在大气光学湍流参数化研究取得新进展 

　　                             杨期科 

　　近期，中科院合肥物质科学研究院安光所大气光学中心吴晓庆研究员团队成功将海洋湍流研究中的Ellison尺度应用于大气光学湍流强度—廓线估算，并提出了包含风切变、位温梯度的 ()模式，以及(WSPT)混合尺度模式。此外，跨年度、大范围地统计分析了北纬30°附近各天文台址天文气象参数的异同点，研究了各台址湍流易发生区域时空分布特征。相关成果发表在天文学Top期刊(MNRAS)、光学Top期刊(OE、JOSAA)上。 

　　      由于大气湍流的存在，当光束在大气中传播时会发生相位起伏，光强闪烁等一系列湍流效应现象，严重制约光电系统的性能，是造成天文观测困难的主要原因。大气折射率结构常数()廓线是评估大气湍流效应的重要参数。仪器测量和模式估算是获取廓线时空分布最常用的两种方法。因受人力、物力所限难以在全国大范围内进行廓线较长时间的直接测量，若通过大气光学湍流参数化，利用地域广、数据量多的常规气象探空资料，再结合光学湍流实测数据的检验，就可获得大范围、长时间的廓线数据。大气光学湍流参数化的核心科学问题是平均气象场与随机湍流场存在怎样的关系，选择合适的外尺度模式是运用常规气象参数廓线估算廓线的关键。目前现有的外尺度模式均为国外研究者提出，在廓线的估算精度、普适性等方面存在问题。我国地域辽阔，地理环境复杂，结合我国实际地理大气环境开发新的外尺度参数化模式势在必行。 

　　课题组博士研究生韩亚娟、吴骕博士，利用欧洲中期天气预报中心第五代再分析数据集ERA5数据，对同纬度几个天文台址关键参数、、和开展了统计分析；将Ellison尺度首次运用到大气湍流廓线的估算；提出了改进的风切变-位温尺度()模式；依据量纲分析提出了风切变和位温梯度的混合尺度(WSPT)模式。与中国沿海、高原等多地探空实测数据比对表明：Ellison尺度、模式、WSPT模式的廓线估算结果好于现有外尺度模式，且WSPT模式普适性更好。 

　　以上研究得到了国家自然科学基金面上项目、重大研究计划培育项目的支持。 

　　文章链接： 

　　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