火星上的沙塵暴能被預測了 模擬技術(shù)革新地球預報
火星上的沙塵暴能被預測了 模擬技術(shù)革新地球預報。正午的火星赤道，地表溫度驟升，空氣開始扭曲。一縷塵柱從亞馬遜平原騰起，繼而千萬道塵卷風席卷南北。這不是探測器傳回的畫面，而是中國科學家在超級計算機中“復活”的火星氣候。50個火星年的沙塵循環(huán)被完整推演，11次全球性沙塵暴自發(fā)生成——中國自主研發(fā)的GoMars模式，首次實現(xiàn)了對這顆紅色星球大氣行為的自主模擬。
這場跨越星際的數(shù)值實驗揭示了一個被長期忽視的事實：我們對地球沙塵暴的預測可能正站在方法論突破的前夜。GoMars之所以能精準捕捉塵卷風的日變化峰值與沙塵暴的不規(guī)則爆發(fā)，關(guān)鍵在于其對邊界層沙塵湍流混合的物理建模以及對地表起沙通量的實測約束。這些為極端環(huán)境設計的技術(shù)暴露了地球氣候模型的軟肋。
當前主流地球氣候模型中，沙塵起沙過程多依賴經(jīng)驗參數(shù)化。風一吹，沙就起，但“起多少”“升多高”“持續(xù)多久”，常由調(diào)參決定。而在火星稀薄大氣下，任何經(jīng)驗主義都會迅速失效。GoMars必須從湍流動力學出發(fā)，精確計算顆粒在低雷諾數(shù)條件下的懸浮效率。這種“物理優(yōu)先”的建模范式正在反向啟發(fā)地球研究。中國氣象科研人員已嘗試將類似機制引入北方沙塵模擬，發(fā)現(xiàn)其對夜間穩(wěn)定邊界層中沙塵殘留的刻畫能力顯著提升——這正是傳統(tǒng)模型長期低估沙塵持續(xù)時間的根源。
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