中新社北京12月1日电 (记者 孙子)火星被认为是人类星际移民的首选候选地，对其包括巨型沙尘暴在内的大气环境的研究一直备受关注。
12月1日，记者从中国科学院大气物理研究所获悉，该所科研团队自主研发了新一代火星大气环流模型（GoMars）。基于该模型，我们近期成功实现了首次火星尘埃循环的综合模拟，科学破译了火星尘埃的行为，有效评估了GoMars模拟的性能，为未来可靠预测火星天气和气候奠定了重要基础。
这项研究调查了 50 年 GoMars 模拟中的 11 次风暴全球数据，并用示意图表示了与尘埃 c 相关的机制。周期。图片提供：中国科学院大气科学研究所
这一火星大气模型研制与模拟的重大突破，由中国科学院大气科学研究所王斌研究员、高级工程师董力、博士生刘帅及其合作者共同完成。相关成果发表在最新一期专业学术期刊《大气科学进展》（AAS）上。
为什么要开发火星大气环流模型？
据科研团队介绍，火星是太阳系中距离地球最近的“姐妹星”，其神秘的出现一直激励着人类的探索。但火星也存在致命的威胁，包括特加达大气层、强烈的辐射和大规模的沙尘暴。正如电影《火星救援》中所展示的那样，一场突如其来的强烈沙尘暴会导致设备故障，使人类探索任务陷入绝境。在。
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，而且在长期气候演变中发挥着核心作用。其中，火星上随机发生的全球性沙尘暴是一种典型的极端气候现象，是火星气候年际大幅波动的主要驱动力。
火星是迄今为止观测数据最多的系外行星。现有数据在时间连续性、空间覆盖范围和空间分辨率方面仍然存在明显的局限性。因此，大气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，实现对火星大气的全面模拟和预测气候系统。
随着“天文”系列任务的成功实施和不断准备，中国火星探测进入新阶段，了解火星大气环境特别是尘埃循环的需求日益增加。为了填补我国长期以来在火星数值模拟领域自主模式的空白，我国自主研发的第一个火星大气环流模式诞生了。
如何系统地模拟火星尘埃循环
本次研究中，科研团队基于我国研制的新一代火星大气环流模型，对火星尘埃循环开展了系统模拟研究，重点论证了尘埃循环的多尺度变异性，成功模拟了火星大气模拟中公认的最困难的尘埃循环。一个问题是每年的变化。
通过引入湍流混合过程他们通过对边界层沙尘的分析，并结合对地表沙流的合理限制，完成了火星上50年（火星上一年相当于地球上两年左右）沙尘循环的模拟，并系统研究了其多时间尺度变化特征。其中，GoMars充分模拟了火星尘埃在大气中的迁移过程，包括尘暴隆起和风应力、尘埃矢量运动和沉降。
在本研究中，我们研究了GoMars中沙尘相关过程的计算过程。图片提供：中国科学院大气科学研究所
关于火星尘埃循环的模拟，本研究发现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，沙尘的日间和季节性变化具有高度可重复性。模拟的“c“limatemean”（即非全球性沙尘暴集合的年平均值）是垂直沙尘的季节分布模式，很好地再现了色调和强度。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，本研究将GoMars模拟的其他近地表风应力沙流与MarsWRF等国际先进的火星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。
在昼夜尺度上，GoMars 模拟的尘埃流在火星当地时间 12:00 至 13:00 之间达到峰值。这与火星探路者探测器记录的测量结果一致。此外，GoMars准确模拟了尘暴活动热点地区火星亚马逊地区的强烈落沙现象，与观测和识别结果一致。
的s科研团队指出，GoMars可以自然地模拟火星上的全球沙尘暴事件，再现沙尘的发生时间、位置和传播路径，与观测结果一致。火星年份的实际假期。此外，该模型还模拟了显着的年际变化，包括火星上全球沙尘暴的不规则间隔以及对大气的合理沙尘反馈。
您未来计划进行什么类型的研究？
基于GoMars的成功研制和对火星尘埃环流的综合模拟，中国科学院大气科学研究院科研团队透露，计划引入接近真实观测的基本地表动力特征，进一步研究目前未知的火星尘埃环流年际变化机制。
同时，团队将整合火星、太空等水循环过程udy 与尘埃循环的相互作用，并为 GoMars 构建了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。 （完）
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