Statistic reliability of the Meso-Nh atmospherical model for 3D C²_N simulations

 

E. Masciadri,¹ R. Avila,^2,3 and L. J. Sánchez³

 

¹ Max-Plank Institut für Astronomie, Königstuhl 17, D-69117, Heidelberg, Germany (masciadri@mpia-hd.mpg.de)

² Centro de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM, Apartado Postal 72-3, 58089, Michoacán México. (r.avila@astrosmo.unam.mx)

³ Instituto de Astronomía, UNAM, Apartado Postal 70-264, 04510 México, D. F., México. (leonardo@astroscu.unam.mx)

 

Received 2003 June 17
Accepted 2003 October 14.

 

ABSTRACT

The numerical technique is, at the present time, the only approach that can provide 3D C²_N maps in a region around a telescope. Previous studies showed that the non-hydrostatic atmospherical Meso-Nh model can simulate reliable C²_N vertical profiles. Recently, a new calibration technique for the model was proposed in order to improve the reliability of the simulations. In this paper we apply this technique to a sample of 10 nights of the San Pedro Mártir site testing campaign of May 2000 in order to study the statistical reliability. Measurements of the C²_N profiles provided by different instruments are compared with simulations and the results are analysed statistically after the calibration. For the first time, the comparison between measurements and simulations is done considering the turbulence contributions provided by all the regions of the atmosphere (the boundary layer, the free atmosphere, and the surface layer) and by the dome of the telescope. Our results show that the dispersion between measurements and simulations is comparable to that obtained between measurements provided by different instruments (≤30%). Suggestions are presented for improvements to be implemented in the Meso-Nh model.

Key Words: Atmospheric effects, — Methods: numerical — Site testing.

 

RESUMEN

La técnica numérica es, actualmente, la única metodología que puede proporcionar mapas en 3D C²_N en una región alrededor de un telescopio. Estudios anteriores han demostrado que el modelo atmosférico no-hidrostático Meso-Nh puede simular perfiles verticales de C²_N confiables. Recientemente, se ha propuesto una nueva técnica de calibración para el modelo para mejorar la confiabilidad de las simulaciones. Con el fin de estudiar la confiabilidad estadística, en este trabajo se aplica dicha técnica a una muestra de 10 noches de la campaña de estudio de sitio de San Pedro Mártir, llevada a cabo en mayo del 2000. Las medidas de los perfiles de C²_N proporcionadas por diversos instrumentos se comparan con simulaciones y los resultados se analizan estadísticamente después de la calibración. Por primera vez, la comparación entre las medidas y las simulaciones se realiza considerando las contribuciones de la turbulencia proporcionadas por todas las regiones de la atmósfera (capa límite, atmósfera libre y capa superficial) y por la cúpula del telescopio. Los resultados demuestran que la dispersión entre las medidas y las simulaciones es comparable a la dispersión obtenida entre las medidas proporcionadas por diversos instrumentos (el error relativo para la campaña completa es ≤30% en ambos casos). Se presentan sugerencias para mejoras que se pueden implementar en el modelo Meso-Nh.

 

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ACKNOWLEDGEMENTS

We thank P. Bougeault for kindly supplying CPU time on the VPP5000 supercomputer of Meteo France. We are indebted to J. Vernin's group from Nice University and M. Gizard (Centre National de Recherches Meteorologiques - Meteo France, Toulouse - France) for participating in the observing campaign with their instruments (GS, balloons, mast). This work was supported by the CONACYT grant J32412E and the DGAPA grant IN118199.

 

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