中科院大气物理研究所记者获悉，该所研究人员已成功研制出火星大气环流模型。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。相关研究成果发表在学术期刊《大气科学进展》上。火星，这颗与地球最相似的“太阳系姐妹星”，一直呼唤着人类的探索与探索。它神秘的外表。沙漠之下，或许蕴藏着生命起源的线索，也羞辱了人类拓展生存疆界的希望。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尘埃相关的所有过程和机制，包括各种其他规模的沙尘暴。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，也是火星气候显着年际变化的主要驱动力。吃。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。它根据火星环境物理理论建立数学模型，依靠超级计算机求解复杂的控制方程组，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，首个火星大气层中国自主研发的ric环流模型Gomars（火星全球开放行星大气模型）已经上线。本研究基于GOMARS，通过引入边界层沙尘湍流混合过程并结合对沙丘表面的合理约束，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，系统地探讨了多时段的变化特征。 Gomars完美模拟了环境中沙尘的运动，包括沙尘龙卷风和风扬尘、粉尘截留和沉降等。研究发现，Gomars在许多关键方面再现了沙尘循环变化的日循环、季节变化和年际特征。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”（即所有非全球沙尘暴年份的集体平均值）成功地重新构建垂直地带方向沙尘分布和强度的季节模式。结果与火星气候分析数据集和“火星气候探测仪”观测数据验证一致。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，并与火星某一年份的实际观测结果相匹配。此外，该模型模拟了显着的年际变化，包括不变量全球沙尘暴和敏感沙尘反馈之间的规律间隔。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，利用未来“天问三号”的实测数据进行实时火星天气预报。戈马尔斯模拟 50 年中爆发的 11 次全球沙尘暴，以及沙尘循环的相关机制。