湍流尺度指湍流气团翻滚脉动一个周期t所扫过的距离，表征主导湍涡大小，数学定义为湍流相关系数的无穷积分。湍流由多尺度涡旋构成，大尺度涡通过能量级联向小涡传递能量直至耗散，其流动具有随机性、扩散性等特征，可分为均匀、各向同性和非各向同性类型。

湍流的运动极不规则，极不稳定，每一点的速度随时间和空间都是随机变化的，因此其结构十分复杂。 现代湍流理论认为：湍流是由各种不同尺度的涡构成的，大涡的作用是从平均流动中获得能量，是湍流的生成因素，但这种大涡是不稳定的，它不断地破碎成小涡。 换句话说，从低频的大涡到高频的小涡是一个能量级联过程，这个过程一直进行到湍动能的耗散。 如果没有连续的外部能量的提供，湍流将逐渐衰退消失，但是湍流应力和平均流动的速度梯度之间的相互作用通过频谱提供能量来防止湍流的衰退，这个过程称作“湍流的生成过程”，且能量相对粘性耗散的产生率是一个测量流动均衡状态的量。

湍流流动是一种大雷诺数、非线性、三维非定常流动。 它具有随机性、扩散性、耗散性、有旋性、记忆特性和间歇现象等特点，运动极不规则。 为了方便研究湍流的基本特性，将湍流分为均匀湍流、各向同性湍流和各向异性湍流。 均匀湍流和各向同性湍流是湍流中最简单而且在理论上研究最多的。 所谓均匀湍流是指湍流场中任何一点同一方向的速度分量的均方值处处都是相等的，任何两点的速度相关只与该两点的相对位置有关；各向同性湍流是指湍流的湍动速度分量及其对空间导数的平均值不受坐标系在空间的方位而改变。 实际的湍流，一般都是非各向同性的。 这是由于尺度大的湍动运动的速度受到平均运动流场的影响。 但对于尺度很小的湍动运动，湍动的特性不直接依赖于平均运动流场的性质，具有各向同性的特征。

湍流的度量包括湍流强度，湍流尺度和湍流的能谱等。所谓湍流尺度是指湍流气团翻滚脉动一个周期 所扫过的距离。

但是，大大小小的湍流气团的数目庞大，脉动周期 或频率 各不相同，脉动方向也不同，气团尺寸 及湍流强度 均随空间而衰减变化。 大湍流气团脉动频率低，每个周期扫过的距离长。 小湍流气团脉动频率高，每个周期扫过的距离短。 大小湍流气团之间可以扩散交换质量、动量、能量而互相影响。 所以个别湍流气团的行为是杂乱无章，随机变化的。 但是，可以按统计学法则测量湍流集体的空间平均或时间平均特征。

大气湍流有很宽的尺度谱。近地面层风速脉动的能谱函数充分显示了这一点。 公认的大气湍流尺度(时间尺度从0.001~0.1小时)，跨越了三个，如果把日变化(能量峰值在10小时附近)和天气系统的变化(能量峰值在 100小时附近)考虑在内，则谱区将更宽。

大气湍流扩散系数的数值和研究对象的尺度有关。例如，在考虑污染物随风飘移的扩散过程时，飘移的距离越，大尺度湍流的影响越大。

大气湍流在三个方向(顺风、横风和铅直方向)的尺度和强度都不同，说明它是非各向同性的。在一般情况下，它的铅直分量比水平方向的两个分量都小。在大气边界层中，湍流主要受地面的状态限制。在晴空湍流区里，湍流区本身的铅直范围(几十米到几百米)总是小于水平范围(几公里到几十公里)。在对流云内， 情况可能不同， 一块发展旺盛的浓积云(见云)，铅直厚度往往超过它的水平范围,铅直脉动速度有时高达每秒几米，这方面仍缺乏系统观测的结果。大气湍流的非各向同性还表现在湍流扩散系数的数值上。从强稳定层结到不稳定层结，铅直湍流扩散系数的数值为2×10~10米/秒，横向湍流扩散系数则为 10~10米/秒。

大气湍流涡旋能量谱可以分做大尺度的含能区和中小尺度的平衡区两个谱段，在平衡区内湍流从上一级涡旋得到的能量，等于往下一级传输的能量与分子粘性耗散能量之和。平衡区又可分做两个亚区:不考虑分子粘性耗散的惯性区和分子粘性耗散区。在一般情况下，涡旋能量总是由大尺度涡旋向小尺度涡旋方向传递的。在逐级传输的过程中，外部条件的影响逐渐衰退，逐渐失去大尺度涡旋各向异性的性质，而趋于小尺度涡旋各向同性的性质，所以在实际大气中，湍流基本上是局地各向同性的。湍流的局地各向同性可以根据量纲分析，用一些统计函数表示，例如科尔莫戈罗夫引进的湍流结构函数。

考虑湍流内外尺度的情况下，对部分相干高斯谢尔模型光束在大气湍流中的传输特性进行了研究。主要采用考虑湍流内外尺度的修正Von Karmon谱模型， 推导了部分相干光在大气湍流中的平均光强分布、光束扩展均方根束宽和漂移方差的解析式，对比分析了不同湍流强度情况下，湍流内外尺度对部分相干光在大气湍流中水平和斜程路径上传输特性的影响。结果表明：相同条件下，光束在大气湍流中传输时，沿斜程传输时的抗湍流能力强于水平传输；相比于大气湍流内尺度，大气湍流外尺度对光束漂移影响较大，外尺度对光束扩展与光强分布的影响较小，当湍流外尺度增大时，漂移现象会越来越严重；相比于大气湍流外尺度，湍流内尺度对光束扩展与光强分布的影响较大，当内尺度减小时，光束扩展现象越来越严重，光强分布也更分散， 内尺度对漂移几乎无影响。

孔径对高斯谢尔光束的大气闪烁平滑作用随着湍流外尺度的减小而减小、湍流外尺度对不相干光闪烁孔径平滑作用的影响可以忽略。

大气闪烁孔径平滑源于接收孔径内相互独立(不相干)斑纹的统计叠加，孔径内独立斑纹数增加则由于叠加平均效应，孔径对测量光强起伏的平滑效应也增加。另外，由湍流理论知道，不相同的湍涡将对通过它们传输的光束引入不同的随机相位，对于通过相同厚度大气层传输的两束相干度相同的光束而言，因经过湍流外尺度小的湍流层传输的光束通过不同湍涡的频次高于经过湍流外尺度大的湍流层传输的光束，所以其相干度要低，湍涡外尺度的不同将导致传输光束的相干度不同，随着光束相干度的降低，湍涡外尺度导致的相干度进一步降低，效应也将降低。