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通过多层光转换>调查耐湍流的自由空间光学通信
摘要。多层光转换（MPLC）提供了自适应光学器件的替代方法，用于将湍流腐败的自由空间光束耦合到单模光纤或波导中。最近发布的测试结果表明，这种转换设备比自适应光学系统具有可比性或更好的性能。为了更好地了解设备特性，进行了模拟，以量化不同湍流强度和Hermite数量的功率损失 - 转换过程中使用的高斯模式。特定的病例研究是由美国陆军研究实验室开发的原型自由空间激光通信系统。拟议的仿真和统计结果报告了。还讨论了MPLC后梁功率组合器的分析。©作者。由SPIE在创意共享归因4.0国际许可下出版。全部或部分分发或复制此工作需要完全归因于原始出版物，包括其DOI。[doi：10.1117/1.oe.61.11.116104]
快速和慢速太阳风中各向异性湍流的演变：理论和太阳轨道器测量
目的。太阳轨道器 (SolO) 于 2020 年 2 月 9 日发射，使我们能够研究内日球层湍流的性质。我们使用几乎不可压缩磁流体动力学 (NI MHD) 湍流模型和 SolO 测量研究了内日球层快速和慢速太阳风中各向异性湍流的演变。方法。我们计算了前向和后向传播模式下能量、波动磁能、波动动能、归一化残余能量和归一化交叉螺旋度的二维 (2D) 和平板方差，作为平均太阳风速度和平均磁场 (θ UB ) 之间角度的函数，以及作为日心距离的函数，使用 SolO 测量。我们比较了观测结果和 NI MHD 湍流模型的理论结果与日心距离的关系。结果。结果表明，前向和后向传播模式、磁场涨落和动能涨落的二维能量与平板能量之比随着平均太阳风流与平均磁场之间的夹角从 θ UB = 0 ◦ 增加到大约 θ UB = 90 ◦ 而增加，然后随着 θ UB → 180 ◦ 而减小。我们发现太阳风湍流是太阳中心距离函数中占主导地位的二维分量和少数平板分量的叠加。我们发现理论结果与观测结果在太阳中心距离函数中具有很好的一致性。
COTUR 项目：海上湍流遥感技术在风能应用方面的应用
摘要。本文介绍了 COTUR（使用激光雷达测量湍流相干性）活动期间的测量策略和收集的数据集。该现场试验于 2019 年 2 月至 2020 年 4 月在挪威西南海岸进行。相干性量化了涡流的空间相关性，在海洋大气边界层中鲜为人知。这项研究的动机是需要更好地表征横向相干性，横向相干性部分决定了多兆瓦海上风力涡轮机的动态风荷载。在 COTUR 活动期间，使用陆基遥感技术研究了相干性。仪器设置包括三个远程扫描多普勒风激光雷达、一个多普勒风激光雷达剖面仪和一个被动微波辐射计。 WindScanner 软件和 LidarPlanner 软件同时用于将三个扫描头定位到由激光雷达风廓线仪提供的平均风向。辐射计仪器通过提供大气边界层中的温度和湿度廓线来补充这些测量。扫描光束略微向上指向以记录表面层内和表面层上方的湍流特性，从而进一步了解表面层缩放在模拟海上风力涡轮机湍流风荷载方面的适用性。初步结果显示横向相干性随扫描距离的变化有限。横向相干性的略微增加
用于空间领域感知应用的加速 AI 驱动大气预测 丹尼·费尔顿 诺斯罗普·格鲁曼公司 玛丽·艾伦·克拉多克、希瑟·凯利、兰德尔·J·阿利斯、埃里克·佩奇、杜安·阿普林 诺斯罗普·格鲁曼公司 摘要 太空激光和监视应用经常受到大气效应的影响。气溶胶、云和光学湍流引起的大气衰减和扭曲会产生有害影响，从而对任务结果产生负面影响。2019 年 AMOS 会议上简要介绍的一篇论文介绍了 2017 年在哈莱阿卡拉峰安装的地面仪器。这些仪器仍在积极收集数据，它们正在提供前所未有的空间环境实时表征，包括精确的大气传输损耗。虽然实时测量是理解和表征空间环境的第一步，但仅靠它们是不够的。为了优化任务规划，许多应用都需要对空间环境进行准确的短期大气预测。虽然大气预报并不是什么新鲜事，但最近随着 21 世纪人工智能 (AI) 技术的应用，大气预报的技能得到了极大提升。这些技术是高性能计算 (HPC) 和深度学习 (DL) 的结合。本演讲的主题是使用来自地面大气收集系统的 TB 级数据训练预测模型，并使用图形处理单元 (GPU) 加速其训练和推理的能力。本研究侧重于预测的三个时间尺度。这些时间尺度包括短期（0 到 60 分钟）、中期（1 小时到 3 小时）和长期（3 到 48 小时）。这些时间尺度代表激光和/或监视应用和任务的各种决策点。在短期预测情况下，多种 DL 技术应用于从光学地面站 (OGS) 收集的本地数据。这些 DL 技术包括使用 U-Net 卷积神经网络和多层感知器 (MLP) 和随机森林 (RF) 模型的集合。 MLP 用于从激光云高仪和红外云成像仪 (ICI) 等仪器收集的点数据。对于中间时间尺度，卷积长短期记忆 (LSTM) 网络和 U-Net 均使用来自 NOAA 地球静止卫星云图集合的图像进行训练。最后，组合 U-Net 和自动编码器神经网络用于训练由 HPC 数值天气预报 (NWP) 模型模拟的大气预测器以进行长期预测。NWP 会产生许多 TB 的数据，因此，使用这些神经网络是优化其预测能力的理想选择。本研究利用了多种 HPC 资源。其中包括由四个 NVIDIA Tesla V100 GPU 组成的内部 GPU 节点以及毛伊高性能计算中心 (MHPCC) 的资源。结果表明，在几乎所有情况下，这些预测技术都优于持久性，而且偏差很小。使用 HPC 和 DL 推理实时进行预测的能力是未来的重点，将在会议上报告。1. 简介大气衰减和失真降低了太空激光和监视应用的功效。特别是，云层可以部分或完全遮挡目标，并阻止或要求降低光通信系统的数据速率。但是，通过准确表征和预测大气影响，可以减轻许多负面影响。本研究的目的是开发和完善一种最先进的大气预测系统，该系统可生成高分辨率的大气衰减预测，以支持太空激光和监视应用的决策辅助。为了实现这一目标，HPC 和 AI 的进步与数 TB 的高分辨率地面和太空大气数据集合相结合。多种 HPC 资源用于处理本研究所需的地面和卫星数据，并使用四个 NVIDIA Tesla V100 GPU 加速 AI 预测技术的训练和推理。该技术用于进行多时间尺度大气预测：1 小时预测、2 小时以上预测和 48 小时预测。最长 1 小时；最长 2+ 小时；最长 48 小时。最长 1 小时；最长 2+ 小时；最长 48 小时。
用于空间领域感知应用的加速 AI 驱动大气预测 丹尼·费尔顿 诺斯罗普·格鲁曼公司 玛丽·艾伦·克拉多克、希瑟·凯利、兰德尔·J·阿利斯、埃里克·佩奇、杜安·阿普林 诺斯罗普·格鲁曼公司 摘要 太空激光和监视应用经常受到大气效应的影响。气溶胶、云和光学湍流引起的大气衰减和扭曲会产生有害影响，从而对任务结果产生负面影响。2019 年 AMOS 会议上简要介绍的一篇论文介绍了 2017 年在哈莱阿卡拉峰安装的地面仪器。这些仪器仍在积极收集数据，它们正在提供前所未有的空间环境实时表征，包括精确的大气传输损耗。虽然实时测量是理解和表征空间环境的第一步，但仅靠它们是不够的。为了优化任务规划，许多应用都需要对空间环境进行准确的短期大气预测。虽然大气预报并不是什么新鲜事，但最近随着 21 世纪人工智能 (AI) 技术的应用，大气预报的技能得到了极大提升。这些技术是高性能计算 (HPC) 和深度学习 (DL) 的结合。本演讲的主题是使用来自地面大气收集系统的 TB 级数据训练预测模型，并使用图形处理单元 (GPU) 加速其训练和推理的能力。本研究侧重于预测的三个时间尺度。这些时间尺度包括短期（0 到 60 分钟）、中期（1 小时到 3 小时）和长期（3 到 48 小时）。这些时间尺度代表激光和/或监视应用和任务的各种决策点。在短期预测情况下，多种 DL 技术应用于从光学地面站 (OGS) 收集的本地数据。这些 DL 技术包括使用 U-Net 卷积神经网络和多层感知器 (MLP) 和随机森林 (RF) 模型的集合。 MLP 用于从激光云高仪和红外云成像仪 (ICI) 等仪器收集的点数据。对于中间时间尺度，卷积长短期记忆 (LSTM) 网络和 U-Net 均使用来自 NOAA 地球静止卫星云图集合的图像进行训练。最后，组合 U-Net 和自动编码器神经网络用于训练由 HPC 数值天气预报 (NWP) 模型模拟的大气预测器以进行长期预测。NWP 会产生许多 TB 的数据，因此，使用这些神经网络是优化其预测能力的理想选择。本研究利用了多种 HPC 资源。其中包括由四个 NVIDIA Tesla V100 GPU 组成的内部 GPU 节点以及毛伊高性能计算中心 (MHPCC) 的资源。结果表明，在几乎所有情况下，这些预测技术都优于持久性，而且偏差很小。使用 HPC 和 DL 推理实时进行预测的能力是未来的重点，将在会议上报告。1. 简介大气衰减和失真降低了太空激光和监视应用的功效。特别是，云层可以部分或完全遮挡目标，并阻止或要求降低光通信系统的数据速率。但是，通过准确表征和预测大气影响，可以减轻许多负面影响。本研究的目的是开发和完善一种最先进的大气预测系统，该系统可生成高分辨率的大气衰减预测，以支持太空激光和监视应用的决策辅助。为了实现这一目标，HPC 和 AI 的进步与数 TB 的高分辨率地面和太空大气数据集合相结合。多种 HPC 资源用于处理本研究所需的地面和卫星数据，并使用四个 NVIDIA Tesla V100 GPU 加速 AI 预测技术的训练和推理。该技术用于进行多时间尺度大气预测：1 小时预测、2 小时以上预测和 48 小时预测。最长 1 小时；最长 2+ 小时；最长 48 小时。最长 1 小时；最长 2+ 小时；最长 48 小时。
大气湍流对激光武器系统相干光束组合的影响
实现了对大气参数的依赖性。提出了新颖的简化指标来评估CBC的性能。几个光束pro纤维（超高斯，截短的高斯等）和gemetries在远端的最大强度方面进行了分析。提出了取决于油炸半径的PCBC效率的近似公式。将CBC建模的结果与湍流气氛中高斯束传播模型的结果进行了比较。分析了CBC性能对C N 2参数，范围和高程角的依赖性。可以得出结论，如果没有有效的自适应光学系统，CBC在中和远程传播中的应用是不切实际的。©2020中国军械学会。Elsevier B.V.的发布服务代表KEAI Communications Co. Ltd.这是CC BY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）下的开放访问文章。
在近时环境中测量和分析大气光学湍流
摘要折射结构常数的索引，C，N 2表征了光湍流的强度，描述了传播电磁束穿过不均匀加热的湍流环境的破坏。为了改善预测模型，至关重要的是，对环境参数和光学湍流之间的关系有更深入的了解。到此为止，在马里兰州安纳波利斯的塞文河附近的切萨皮克湾建立了一个流水，890 m的闪烁仪链路。特定于闪光灯计的C n 2数据，以及在大约15个月的时间内收集了许多气象参数，以表征近野马环境中的闪烁仪链接。这种接近海洋连接的特征与在先前的陆地和开放海洋连接中观察到的特征不同。此外，现有用于预测开放式链路环境参数C N 2的宏观气象模型显示在近野马环境中的性能很差。虽然近海改编的宏观气象模型显示出较低的预测误差，但本研究表明，可以开发新的模型以减少近距离环境中的C N 2预测误差。完整的数据集，包括C N 2测量，据我们所知，是第一个延伸超过一年的测量之一。
动荡中的东盟经济前景
本文回顾了自 1990 年代末亚洲金融危机以来东盟国家在过去 20 年的表现，以及这些国家在中美贸易战和新冠疫情下的脆弱性。本文认为，这些动荡表明世界已到达一个转折点，需要从根本上改变发展思维和方法。这一信息对于东南亚国家联盟 (ASEAN) 国家尤其重要，因为这些国家在新冠疫情爆发前取得了令人瞩目的经济成就。由于所有东盟国家都为未来二三十年的发展历程设定了宏伟目标，因此每个国家都必须进行果断的根本性改革和战略转变，以便在未来的发展格局中做好充分准备、保持竞争力和韧性。此外，如果东盟能够将自己定位为一个一体化的市场和一个协调良好的共同体，每个国家都努力提高自身的适应能力，以及该地区在后新冠疫情全球经济演变中的适应能力，那么东盟将变得更加强大。
Mark F. Spencer，“湍流热晕相互作用的波动光学研究：II。使用时间相关模拟，”Opt. Eng. 59 (8), 081
摘要。这篇由两部分组成的论文的第二部分使用波动光学模拟来研究与湍流和时间相关热晕 (TDTB) 相关的蒙特卡罗平均值。目标是研究湍流热晕相互作用 (TTBI)。在接近 1 μ m 的波长下，TTBI 会增加高功率激光束通过分布式大气像差传播时产生的建设性和破坏性干扰（即闪烁）的量。因此，我们使用球面波 Rytov 数、风清除周期数和畸变数来衡量模拟湍流和 TDTB 的强度。这些参数在给定具有恒定大气条件的传播路径时非常有用。此外，我们使用对数振幅方差和分支点密度来量化 TTBI 的影响。这些指标来自点源信标通过模拟湍流和 TDTB 从目标平面反向传播到源平面。总体而言，结果表明，由于 TTBI，对数振幅方差和分支点密度显著增加。这一结果对执行相位补偿的光束控制系统构成了重大问题。© 作者。由 SPIE 根据 Creative Commons Attribution 4.0 Unported 许可证发布。分发或复制本作品的全部或部分内容需要完全署名原始出版物，包括其 DOI。[DOI：10.1117/1.OE.59.8.081805]
斜压湍流的涡旋气体标度机制
大气和海洋的平均状态是通过外部强迫（辐射、风、热量和淡水通量）与产生的湍流之间的平衡来确定的，湍流将能量转移到耗散结构。这种强迫在大气中产生喷流，在海洋中产生洋流，这些涡流通过斜压不稳定性自发地形成湍流涡流。气候理论发展的一个关键步骤是正确地纳入涡流引起的热量、水分和碳等特性的湍流输送。在线性阶段，斜压不稳定性在罗斯贝变形半径处产生流动结构，罗斯贝变形半径在大气中的长度为 1,000 公里量级，在海洋中为 100 公里量级，分别小于行星尺度和海洋盆地的典型范围。因此，温度等特性的大尺度梯度与随机平流温度的小涡流之间存在尺度分离，从而引起有效扩散。数值解表明，只要大气和海洋底部有足够的阻力，这种尺度分离就会在强非线性湍流状态下保持下去。我们计算了控制与斜压湍流相关的涡流驱动输送的尺度定律。首先，我们为以前研究中报告的经验尺度定律提供了理论基础，适用于底部阻力定律的不同公式。其次，这些尺度定律为准确的局部闭合提供了重要的第一步，以预测斜压湍流对大气和海洋大尺度温度分布的影响。