记者从中国科学院大气物理研究所获悉，该所科研人员近日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，重点是全面模拟火星尘埃循环并论证了尘埃循环在多个时间尺度上的变异性，并成功模拟了最困难的年际变化，这是火星大气模拟中公认的难点之一。此外，这项研究有效评估了GoMars模拟的性能，为未来实现可靠的火星天气和气候预测奠定了重要基础。相关研究成果发表在学术期刊Progress in Atmospheric Sc​​ience上。火星，该系统的姐妹星，最像地球的太阳系，它一直吸引着因其神秘的外表而引发了人类的探索。沙漠之下或许有生命起源的线索，人类也有突破生存极限的希望。但火星也面临着致命的威胁：稀薄的大气层、强烈的辐射，最糟糕的是，巨大的沙尘暴可能会摧毁整个星球。一场突如其来的强烈沙尘暴足以导致火星探测设备、太阳能电池板、通讯系统等设备出现故障，让人类探测任务陷入困境。从广义上讲，火星尘埃循环系统涵盖了所有与尘埃相关的过程和机制，包括各种规模的沙尘暴。该系统不仅塑造了火星的日常气候，而且在火星长期气候演化中发挥着核心作用。其中，全球沙尘暴（GDS）的“随机”发生是一种典型的极端气候现象，是造成大气年际变化较大的主要驱动力。火星气候。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、时空分辨率等方面仍存在明显局限性。大气的数值模型对于获得火星尘埃循环的完整图像尤为重要。我们将基于火星大气物理理论建立数学模型，利用超级计算机求解复杂的控制方程，实现对火星气候系统的全面模拟和预测。 “天文一号”任务成功 随着宫号的不断准备和“天问三号”采样返回任务，我国火星探测进入了新阶段，了解火星气象环境特别是尘埃循环的需求日益增加。为填补我国长期以来在火星数值模拟领域的独立模型空白，GoMars（Global Open Planetary Atmospheric Model for M我国自主研发的第一个火星大气环流模型ars）诞生。本研究基于GoMars，引入边界层湍流沙尘混合过程，并结合对地表沙流的合理约束，完成了50个火星年（1个火星年约相当于2个地球年）的沙尘循环模拟，并系统研究了其多时间尺度变化特征。 GoMars完全模拟了大气中尘埃的运动，包括尘暴、风压上升和尘埃压平。研究发现GoMars在许多重要方面再现了沙尘循环的昼夜、季节和年际特征。在没有全球沙尘暴的年份，沙尘的日间和季节性变化具有高度可重复性。模拟的“气候平均值”（即非全球沙尘暴群的年平均值）成功地再现了沙尘暴的季节分布模式和强度。垂直带状扬尘。这一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，本研究进一步将GoMars模拟的近地表风应力沙通量与MarsWRF等国际先进的火星大气环流模型进行比较。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。在他的日尺度上，模拟的尘埃通量的最大值出现在当地时间12:00到13:00之间，这与火星探路者号火星车的测量记录一致。 GoMars 可以自然地模拟全球沙尘暴事件，重现其时间、位置和沙尘输送路线，并将其与特定火星年份的真实观测结果进行匹配。此外，该模型能够模拟全球沙尘暴和合理的沙尘大气。我们模拟显着的年际变化，包括g 反馈之间的间隔不规则。研究团队计划在现有基础上引入接近实际观测的基本表面动力学特性，进一步研究目前未知的火星尘埃循环年际变化机制。同时，我们将整合火星上的水循环过程，研究它们与尘埃循环的相互作用。此外，该团队还将为GoMars建立先进的数据同化系统。该团队的最终目标是将GoMars变成一个具有火星天气预报功能的系统，并利用Tenbun-3的未来测量数据来进行实时火星天气预报。 △GoMars 50 多年模拟产生的 11 次全球沙尘暴及相关沙尘循环机制。