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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，本研究有效评估了GoMars模拟的性能，为未来实现火星气象预报、可靠的CAS和气候条件奠定了重要基础。结果相关研究成果发表在学术期刊《大气科学进展》上。火星，太阳系最像地球的姐妹星，一直因其神秘的外表而吸引着人类的探索。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。总的来说，火星尘埃循环系统涵盖了所有与尘埃相关的现象和机制，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，而且在长期气候演变中发挥着核心作用。其中可见，全球沙尘暴（GDS）的“随机”发生是一种典型的极端气候现象，是火星气候年际变化较大的主要驱动力。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。需要数值大气模型来获得火星尘埃循环的完整图像。尤其重要。我们将建立基于火星大气物理理论的数学模型，并利用超级计算机求解复杂的控制方程，以实现对火星气候系统的全面模拟和预测。随着“天问一号”任务的成功和“天问三号”采样返回任务的不断准备，我国火星探测进入新阶段，需要了解火星气象环境，特别是尘埃环境。cle，正在增加。 GoMars（火星全球开放行星大气模型）是中国自主研发的第一个火星大气环流模型，旨在填补日本长期以来在火星数值模拟领域独立模型的空白。这项基于GoMars的研究通过在边界层引入湍流灰尘混合过程并结合对来自表面的灰尘流动的合理限制，完成了对火星上50年沙尘循环的模拟（火星上的一年大约相当于地球上的两年）。他们专题研究了其多时间尺度的变化特征。 GoMars 完全模拟了大气中灰尘的运动，包括灰尘龙卷风、风驱动的灰尘隆起以及灰尘平流和沉积。研究发现GoMars在许多重要方面再现了尘埃循环的日间、季节和年际变化特征。在没有全球沙尘暴的年份s，灰尘的昼夜和季节变化具有高度的可重复性。模拟的“气候平均值”（即非全球沙尘暴群的年平均值）成功地再现了垂直带状沙尘的季节分布格局和强度。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。在日尺度上，模拟尘埃通量的最大值出现在当地时间12:00至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，重现其发生时间、地点和沙尘暴传输港口路线，并将其与特定火星年的真实观测结果进行匹配。此外，该模型还模拟了显着的年际变化，包括全球沙尘暴之间的不规则间隔和可能的沙尘-大气反馈。研究团队计划在现有基础上引入与观测结果接近的基本动态表面特性，以进一步研究目前未知的火星尘埃循环的年际变化机制。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。 （央视记者 帅俊全 楚尔佳）
（编辑：项小斌）