南极冰穹A大气光学湍流计算与测量研究

Research on the Antarctic site has shown that it has outstanding features such as excellent seeing, low water vapor, and extremely long polar nights. It is exceptional conditions for astronomical observations. Since the Dome A station was built at Antarctic, it has been lacking long-term monitoring research for optical turbulence evaluation. This project is based on the urgent need of optical turbulence evaluation for Dome A site, and proposes that the research of optical turbulence profiles are obtained by atmospheric model calculations and single star Sicdar measurements, which can obtain long-period site evaluation parameters and the optical turbulence characteristics of Dome A. The research results provide parameter support for site evaluation, the design of astronomical observation instruments, and also provide reference for the specific installation position and height of future astronomical telescopes.

南极台址研究已表明其具有优秀视宁度、低水汽、超长极夜的显著特征，特别适合天文观测研究。我国自从在南极冰穹A建站以来，一直缺少光学湍流条件的长周期监测研究。本项目基于南极冰穹A台址光学湍流评价的迫切需要，提出利用大气模型计算和单星Sicdar测量获得光学湍流廓线，可定量给出长周期的台址评价参数，提高对冰穹A台址光学湍流特征的认识，为台址评价、后续天文观测仪器设计提供参数支持，也为未来天文望远镜的具体架设位置和高度提供参考依据。

南极台址研究已表明其具有优秀视宁度、低水汽、超长极夜的显著特征，特别适合天文观测研究。我国自从在南极冰穹A建站以来，一直缺少光学湍流条件的长周期监测研究。本项目开展了南极冰穹A的大气模型计算及其数据分析和单星 Scidar 极地化研制等研究。1）完成一套计算南极冰穹A大气参数与光学湍流参数的大气模型；2）完成了南极冰穹A光学湍流局地化改进的大气模型和一套后处理软件程序，并对计算结果进行了分析研究，相关研究发表在国际期刊上；3）完成一套镜面防结霜、控制系统和机械系统防冻、观测自动化等极地化改造后的单星Scidar系统，连续在2020和2021两个年度入选《中国科学院自主研制科学仪器》名录并发表在中国科学院院刊上，向全国科研界进行推广。本项目的研究除了提高对冰穹A台址光学湍流等台址特征的认识，也形成了一套大气湍流数值计算软件和一套光学湍流测量仪器，为后续的天文选址、自适应光学、空间自由光通信以及国防领域提供重要技术支撑。