中国成效研发新一代火星大气环流模式 初次全面模拟火星沙尘轮回

　　中新网北京12月1日电 (记者 孙自法)被视为东谈主类星际外侨首选的火星，其巨型沙尘暴等大气环境盘问一直备受真贵。

　　记者12月1日从中国科学院大气物理盘问所(大气所)获悉，该所科研团队自主研发出新一代火星大气环流模式(GoMars)，基于该模式，近日成效实践初次全面模拟火星沙尘轮回，科学解密了火星沙尘行动，并通过有用评估GoMars的模拟性能，为将来完毕可靠的火星天气预告与征象瞻望奠定枢纽基础。

　　这项火星大气模式研发及模拟盘问的紧要线路，由中国科学院大气所盘问员王斌、正高等工程师董理、博士盘问生刘帅等与协作家完成，关系后果论文在最新一期专科学术期刊《大气科学线路》(AAS)发表。

　　为何研生气星大气环流模式

　　科研团队先容说，看成一颗与地球最为相同的太阳系“姊妹星”，火星恒久以其好意思妙面孔召唤着东谈主类的探索。不外，火星也潜伏着致命恐吓，包括轻淡的大气、浓烈的发射、巨型的沙尘暴等。正如电影《火星搭救》所展现的，一场出其不备的剧烈沙尘暴，足以让成就失灵，令东谈主类的探索任务堕入绝境。

　　从广义上看，火星的沙尘轮回系统涵盖所有与沙尘关系的过程与机制，包含多样圭臬的沙尘暴。这一系统在塑造火星当年天气的同期，更在其耐久征象演化中饰演着中枢变装。其中，火星上随即爆发的众人道沙尘暴，是典型的极点天气事件，亦然激生气星征象出现权臣年际变率的主要驱能源。

　　尽管火星是东谈主类迄今不雅测数据最丰富的地生手星，但现存数据在时辰伙同性、空间掩饰度和时空鉴别率方面仍存在赫然局限。因此，要看清火星沙尘轮回的全貌，大气数值模式显得尤为紧要，它基于火星大气物理表面构建数学模子，依托超等诡计机求解复杂的设施方程组，从而完毕对火星征象系统的全面模拟与瞻望。

　　跟着“天问”系列任务的成效实践与稳步筹谋，中国火星探伤已迈入全新阶段，对火星大气环境尤其是对沙尘轮回的领路需求日益攻击。为填补中国在火星数值模拟界限耐久存在的自主模式空缺，首个中国自主研发的火星大气环流模式应时而生。

　　奈何系统模拟火星沙尘轮回

　　在本项盘问中，科研团队基于中国研发的新一代火星大气环流模式，对火星沙尘轮回开展系统性模拟盘问，重心展示沙尘轮回的多时辰圭臬变率，并成效模拟出其中最具挑战的、亦然火星大气模拟公认难点之一的年际变率。

　　他们通过在界限层中引入沙尘湍流羼杂过程，并结合对地表起沙通量的合理不休，完成长达50个火星年(1个火星年约合2个地球年)的沙尘轮回模拟，系统研讨其多时辰圭臬变率特征。其中，GoMars无缺模拟出火星沙尘在大气中的浮现过程，包括尘卷风和风应力沙尘抬升、沙尘的平流和千里降等。

　　对火星沙尘轮回的模拟方面，盘问发现，GoMars在多个枢纽方面再现出沙尘轮回的日轮回、季节变化和年际变率特征。在非众人道沙尘暴年份中，沙尘的日变化与季节变化具有权臣的访佛性。模拟所得的“征象平均态”(即所有非众人道沙尘暴年份的相聚平均)成效再现沙尘在垂直-纬向方朝上的季节性散布情势与强度，斥逐经火星征象分析数据集与“火星征象探伤仪”不雅测府上的考据一致。

　　在缺少径直不雅测数据的情况下，盘问进一步将GoMars模拟的近地表风应力起沙通量与外洋上先进的MarsWRF等火星大气环流模式进行对比，斥逐高傲二者在季节变化与空间散布上具有精致一致性。

　　在日轮回圭臬上，GoMars模拟的尘卷风起沙通量峰值出当前火星当地时辰12:00至13:00之间，与“火星探路者”火星车的实测记载相符。此外，GoMars准确模拟出火星亚马逊地区看成尘卷风行为热门的浓烈起沙征象，与不雅测识别斥一一致。

　　科研团队指出，GoMars能当然模拟出火星众人道沙尘暴事件，再现其发生时辰、位置及沙尘传输旅途，并与特定火星年的实践不雅测吻合。此外，该模式还模拟出权臣的年际变率，包括火星不章程的众人道沙尘暴爆发隔绝以及合理的沙尘–大气间的互违抗馈。

　　将来进一步盘问有何瞎想

　　中国科学院大气所科研团队显现，在成效研发GoMars和全面模拟火星沙尘轮回的基础上，他们瞎想引入更逼近实践不雅测的动态下垫面特质，以深切研讨当前尚不解确的火星沙尘轮回年际变率机制。

　　同期，该团队将集成火星水轮回过程，盘问其与沙尘轮回的互相作用，还将为GoMars构建先进的数据同化系统。

　　团队的最终目的是将GoMars构建为具备火星天气预告智商的系统，哄骗将来“天问三号”的实测数据，进行及时火星天气预告。(完)