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Atmosphere is one of the most important noise sources for ground-based cosmic microwave background (CMB) experiments. By increasing optical loading on the detectors, it amplifies their effective noise, while its fluctuations introduce spatial and temporal correlations between detected signals. We present a physically motivated 3D-model of the atmosphere total intensity emission in the millimeter and sub-millimeter wavelengths. We derive a new analytical estimate for the correlation between detectors time-ordered data as a function of the instrument and survey design, as well as several atmospheric parameters such as wind, relative humidity, temperature and turbulence characteristics. Using an original numerical computation, we examine the effect of each physical parameter on the correlations in the time series of a given experiment. We then use a parametric-likelihood approach to validate the modeling and estimate atmosphere parameters from the POLARBEAR-I project first season data set. We derive a new 1.0% upper limit on the linear polarization fraction of atmospheric emission. We also compare our results to previous studies and weather station measurements. The proposed model can be used for realistic simulations of future ground-based CMB observations.
Errard, J., Ade, P., Akiba, Y., Arnold, K., Atlas, M., Baccigalupi, C., et al. (2015). Modeling atmospheric emission for CMB ground-based observations. THE ASTROPHYSICAL JOURNAL, 809(1) [10.1088/0004-637X/809/1/63].
Modeling atmospheric emission for CMB ground-based observations
Errard, J.
;Ade, P. A. R.;Akiba, Y.;Arnold, K.;Atlas, M.;Baccigalupi, C.;Barron, D.;Boettger, D.;Borrill, J.;Chapman, S.;Chinone, Y.;Cukierman, A.;Delabrouille, J.;Dobbs, M.;Ducout, A.;Elleflot, T.;Fabbian, G.;Feng, C.;Feeney, S.;Gilbert, A.;Goeckner-Wald, N.;Halverson, N. W.;Hasegawa, M.;Hattori, K.;Hazumi, M.;Hill, C.;Holzapfel, W. L.;Hori, Y.;Inoue, Y.;Jaehnig, G. C.;Jaffe, A. H.;Jeong, O.;Katayama, N.;Kaufman, J.;Keating, B.;Kermish, Z.;Keskitalo, R.;Kisner, T.;Le Jeune, M.;Lee, A. T.;Leitch, E. M.;Leon, D.;Linder, E.;Matsuda, F.;Matsumura, T.;Miller, N. J.;Myers, M. J.;Navaroli, M.;Nishino, H.;Okamura, T.;Paar, H.;Peloton, J.;Poletti, D.;Puglisi, G.;Rebeiz, G.;Reichardt, C. L.;Richards, P. L.;Ross, C.;Rotermund, K. M.;Schenck, D. E.;Sherwin, B. D.;Siritanasak, P.;Smecher, G.;Stebor, N.;Steinbach, B.;Stompor, R.;Suzuki, A.;Tajima, O.;Takakura, S.;Tikhomirov, A.;Tomaru, T.;Whitehorn, N.;Wilson, B.;Yadav, A.;Zahn, O.
2015-01-01
Abstract
Atmosphere is one of the most important noise sources for ground-based cosmic microwave background (CMB) experiments. By increasing optical loading on the detectors, it amplifies their effective noise, while its fluctuations introduce spatial and temporal correlations between detected signals. We present a physically motivated 3D-model of the atmosphere total intensity emission in the millimeter and sub-millimeter wavelengths. We derive a new analytical estimate for the correlation between detectors time-ordered data as a function of the instrument and survey design, as well as several atmospheric parameters such as wind, relative humidity, temperature and turbulence characteristics. Using an original numerical computation, we examine the effect of each physical parameter on the correlations in the time series of a given experiment. We then use a parametric-likelihood approach to validate the modeling and estimate atmosphere parameters from the POLARBEAR-I project first season data set. We derive a new 1.0% upper limit on the linear polarization fraction of atmospheric emission. We also compare our results to previous studies and weather station measurements. The proposed model can be used for realistic simulations of future ground-based CMB observations.
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.