中国科学家全面模拟火星尘埃循环
栏目:公司资讯 发布时间:2025-12-02 10:32
来源:央视新闻客户端 记者从中国科学院大气物理研究所获悉,该所研究人员成功研制出火星大气环流模型Gomars。基于该模型,研究团队对火星尘埃循环进行了系统的模拟研究,全面模拟了火星尘埃循环,重点展示了尘埃循环的多时段变化,并成功模拟了最具挑战性的年际变化,这是火星大气模拟中公认的难点之一。此外,本研究有效评估了GOMARS模拟的性能,为实现可靠的火星天气预报和未来气候预测奠定了基础。相关研究成果已在学术上发表在《Advances in Atmospheric Sc​​ience》杂志上。火星,这颗最像地球的“太阳系姐妹星”,一直呼唤着人类以其神秘的外观进行探索。沙漠之下,或许蕴藏着生命起源的线索,也破坏了人类拓展生存边界的希望。然而,火星也面临着致命的威胁——稀薄的大气层、强烈的辐射,以及最可怕的、可以席卷整个星球的巨大风暴。一场突如其来的猛烈风暴足以导致火星探测设备、太阳能电池板、通讯系统等设备故障,让人类探测任务陷入绝境。从广义上讲,火星尘埃循环系统涵盖了与dust.bok相关的所有过程和机制,包括各种规模的沙尘暴。这个系统不仅塑造了火星的日常天气,而且在气候的长期演变中发挥着重要作用。其中,“随机”爆发的全球沙尘暴(GDS)是一种常见的极端天气事件,也是造成马年显着年际变率的主要驱动力。日本气候。尽管火星是迄今为止观测数据最丰富的系外行星,但现有数据在时间连续性、空间覆盖范围和时空分辨率等方面仍然存在明显的局限性。要了解火星尘埃循环的全貌,大气的数值模型尤为重要。它根据火星大气物理理论建立数学模型,依靠超级计算机对控制方程组进行复杂化,实现对火星气候系统的全面模拟和预测。随着“天问一号”任务的成功实施和“天问三号”采样返回任务的扎实准备,我国火星探测进入新阶段,了解火星气象环境特别是尘埃环流的需求日益迫切。填补我国长期以来在火星数值模拟领域的自主模型空白,首个火星中国自主研发的大气环流模型Gomars(火星全球开放行星大气模型)已于近日正式上线。本研究基于GOMARS,通过引入边界层沙尘湍流混合过程及其与沙丘表面合理约束的结合,完成了50个火星年(一个火星年约为两个地球年)的沙尘模拟,系统地探讨了沙尘变化的多时段特征。 Gomars 完全模拟环境中灰尘的运动,包括尘暴和扬尘。研究发现,戈马尔在几个关键方面再现了沙尘循环特征的日循环、季节变化和年际变化。在非全球性沙尘暴年份,沙尘的日变化和季节变化具有显着的重复性。模拟的“平均平均值”(即所有非全球尘埃标准的集体平均值)orm 年)成功地再现了灰尘分布的季节性模式和垂直纬向方向的强度。结果与火星气候分析数据集和“火星气候探测仪”观测数据的验证一致。在缺乏直接观测数据的情况下,研究进一步将Gomars模拟的沙丘近地表风流与MARSWRF等先进大气环流模型进行了比较。结果表明,两者在季节变化和空间分布上具有良好的一致性。在日自转尺度上,模拟尘埃的峰值出现在当地时间12:00至13:00之间,与“火星探路者”探测器的实测记录一致。 Gomars可以自然地模拟全球性沙尘暴事件,再现沙尘暴发生的时间、地点和路径,与火星某一年的实际观测结果相符。此外,该模型还模拟了显着的年际变化可变性,包括全球沙尘暴和敏感沙尘反馈之间的不规则间隔。研究团队计划在现有基础上引入更接近实际观测的动态下垫面特性,深入探讨目前尚不清楚的火星尘埃循环机制的年际变化。同时,它将包括火星水循环过程并研究其与尘埃循环的相互作用。此外,团队还将为GOMAR建立先进的数据同化系统。该团队的最终目标是将Gomars打造成具有火星天气预报能力的系统,并利用未来“天问三号”的测量数据来进行实时火星天气预报。 △戈马尔50年模拟中的11次全球沙尘暴爆发,以及相关的沙尘循环机制。 (央视记者 帅俊全 楚尔佳) 特别声明:以上内容(如有则包括照片或视频)均由使用上传发布自媒体平台“网易号”的rs。本平台仅提供信息存储服务。 注:以上内容(包括图片和视频,如有)由网易HAO用户上传发布,网易HAO为社交媒体平台,仅提供信息存储服务。
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