先进多孔径视宁度廓线仪数值模拟研究

发布时间：2021-03-03 07:02

　　先进多孔径视宁度廓线仪（A-MASP）由两台小望远镜组成,通过望远镜观测太阳表面的米粒结构进行日间湍流廓线测量.两台望远镜之间的相对指向误差可以通过改进的湍流廓线测量公式消除.数值仿真研究表明,使用消除抖动的湍流廓线计算公式后,发现A-MASP对地表附近的湍流不敏感.当两台望远镜距离为0.4 m时,无法测量400 m以下的湍流.在A-MASP中,采样高度的不均匀分布会造成测量结果的失真,可通过等效采样高度的计算方法,对该失真进行修正.通过100层相位屏对大气湍流的仿真,结果表明当望远镜距离不同时,湍流廓线测量的结果各有侧重.当距离较近时（0.4 m）,A-MASP对0.4–5 km的湍流廓线测量精度较高.当距离为1.2 m和2.0 m时,对5 km以上的湍流廓线测量较准确. 

【文章来源】：天文学报. 2019,60(06)北大核心

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【部分图文】：

先进视宁度廓线仪原理图

在A-MASP湍流廓线测量中,我们需要选择多个采样高度,用来计算采样点处的等效湍流强度.对于N颗导星的情况,我们根据A-MASP中使用的三角测量的原理,选择N-1个采样高度,hn=s/θN-n,其中θN-n=(N-n)θ,代表了对应的导星之间的角距离,θ为相邻导星之间的夹角.h1对应最低采样高度为h1=s/θN-1.显然,我们可以看出采样高度的分布是非均匀的,在较低的高度采样较密集,在较高的高度采样较稀疏,这可能会导致计算得到的湍流廓线出现失真.根据Scharmer和van Werkhoven的文章[10],当湍流层位于两个采样高度之间,会同时影响两个采样高度计算得到的等效湍流强度值.距离采样高度越近,则对其影响越大.为了分析的方便,我们近似认为两个采样高度之间的湍流层仅影响较近的采样高度如果采用了这个假设,采样高度hn实际上测量的是hn-1到hn的中点和hn到hn+1的中点即s/(2θN-n+1)+s/(2θN-n)到s/(2θN-n)+s/(2θN-n-1)的这一段高度的总的湍流廓线强度.使用这一段高度的中点s/(4θN-n+1)+s/(2θN-n)+s/(4θN-n-1)作为等效高度得到的等效湍流廓线强度更为合理.

以上分析并非只可以用在A-MASP测量中,在湍流廓线测量中,由于高层大气湍流较弱而底层较强,因此经常采用非均匀的采样高度,即在较低高度使用较多采样点,在较高高度使用较少采样点(例如Scharmer和van Werkhoven的文章[10]),在这种情况中,采用等效采样高度更为合理.另外,在上面的分析中,我们假设湍流层只影响较近的那个采样高度,在今后的工作中,我们将建立不同湍流层的影响函数,进行更精确的分析.3.3 使用HVB模型进行湍流恢复


本文编号：3060837