中國(guó)科學(xué)家全面模擬火星沙塵循環(huán) 揭示火星氣候奧秘(2)

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2025-12-02 07:54:54 中國(guó)新聞網(wǎng)

在本項(xiàng)研究中，科研團(tuán)隊(duì)基于GoMars對(duì)火星沙塵循環(huán)進(jìn)行了系統(tǒng)性模擬，重點(diǎn)展示了沙塵循環(huán)的多時(shí)間尺度變率，并成功模擬出其中最具挑戰(zhàn)的年際變率。他們通過引入沙塵湍流混合過程和合理約束地表起沙通量，完成了長(zhǎng)達(dá)50個(gè)火星年的沙塵循環(huán)模擬，探究其多時(shí)間尺度變率特征。GoMars完整模擬了火星沙塵在大氣中的運(yùn)動(dòng)過程，包括塵卷風(fēng)、風(fēng)應(yīng)力沙塵抬升、沙塵的平流和沉降等。

研究發(fā)現(xiàn)，GoMars在多個(gè)關(guān)鍵方面再現(xiàn)了沙塵循環(huán)的日循環(huán)、季節(jié)變化和年際變率特征。在非全球性沙塵暴年份中，沙塵的日變化與季節(jié)變化具有顯著的重復(fù)性。模擬所得的“氣候平均態(tài)”成功再現(xiàn)了沙塵在垂直-緯向方向上的季節(jié)性分布形態(tài)與強(qiáng)度，結(jié)果經(jīng)火星氣候分析數(shù)據(jù)集與“火星氣候探測(cè)儀”觀測(cè)資料驗(yàn)證一致。此外，GoMars模擬的近地表風(fēng)應(yīng)力起沙通量與國(guó)際上先進(jìn)的MarsWRF等火星大氣環(huán)流模式在季節(jié)變化與空間分布上具有良好一致性。

在日循環(huán)尺度上，GoMars模擬的塵卷風(fēng)起沙通量峰值出現(xiàn)在火星當(dāng)?shù)貢r(shí)間12:00至13:00之間，與“火星探路者”火星車的實(shí)測(cè)記錄相符。GoMars還準(zhǔn)確模擬了火星亞馬遜地區(qū)作為塵卷風(fēng)活動(dòng)熱點(diǎn)的強(qiáng)烈起沙現(xiàn)象，與觀測(cè)識(shí)別結(jié)果一致。

科研團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在未來進(jìn)一步研究中引入更貼近實(shí)際觀測(cè)的動(dòng)態(tài)下墊面特性，深入探究火星沙塵循環(huán)年際變率機(jī)制。同時(shí)，他們還將集成火星水循環(huán)過程，研究其與沙塵循環(huán)的相互作用，并為GoMars構(gòu)建先進(jìn)的數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)，最終目標(biāo)是將GoMars構(gòu)建為具備火星天氣預(yù)報(bào)能力的系統(tǒng)，利用未來“天問三號(hào)”的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)火星天氣預(yù)報(bào)。

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(責(zé)任編輯：zx0176)

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