我国科学家全面模拟火星沙尘循环

近期，中国科学院大气物理研究所的科研人员成功研发出火星大气环流模式GoMars，这一创新成果已经在学术期刊《大气科学进展》上发表。该模式为我们揭示了火星沙尘循环的奥秘，让我们更深入地了解了这颗神秘星球的气候特点。

火星，作为太阳系中的“姊妹星”，一直以来都以其独特的魅力吸引着人类的。虽然火星的环境极为恶劣，但它却孕育着人类对于拓展生存边界的希望。荒漠之下，或许隐藏着生命起源的线索。为了深入这颗星球，我们必须面对其大气中的沙尘循环所带来的挑战。沙尘暴是火星的典型天气现象，其带来的威胁足以使火星探测设备失灵，为人类的任务带来巨大风险。

火星的沙尘循环系统涵盖了所有与沙尘相关的过程与机制，包括各种尺度的沙尘暴。这一系统在塑造火星的日常天气的更在其长期气候演化中扮演着核心角色。尤其是随机爆发的全球性沙尘暴，更是引发火星气候显著年际变率的主要驱动力。为了更好地了解这一系统，大气数值模式显得尤为重要。它为揭示火星沙尘循环的全貌提供了有力的工具。

随着中国在火星探测领域的持续进步，“天问一号”任务的成功实施与“天问三号”采样返回任务的筹备，对火星气象环境，尤其是对沙尘循环的认知需求日益迫切。在这种背景下，首个中国自主研发的火星大气环流模式GoMars应运而生。它不仅填补了中国在火星数值模拟领域的空白，还为未来的火星天气预报和气候预测奠定了基础。

基于GoMars模式，研究团队对火星沙尘循环进行了系统性模拟研究。通过引入沙尘湍流混合过程，并结合对地表起沙通量的合理约束，研究团队完成了长达50个火星年的沙尘循环模拟。这一研究揭示了沙尘循环的多时间尺度变率特征，并深入了沙尘在大气中的运动过程。

研究发现，GoMars模式在多个关键方面成功再现了沙尘循环的特征。在非全球性沙尘暴年份中，沙尘的日变化与季节变化具有显著的重复性。该模式还成功模拟出了全球性沙尘暴，包括其发生时间、位置及沙尘传输路径。这一成果为我们更深入地了解火星的气候特点提供了有力支持。

未来，研究团队计划进一步优化GoMars模式，引入更贴近实际观测的动态下垫面特性，以深入研究火星沙尘循环的年际变率机制。团队还将集成火星水循环过程，研究其与沙尘循环的相互作用。为构建具备火星天气预报能力的系统，团队还将为GoMars构建先进的数据同化系统。利用未来“天问三号”的实测数据，进行实时火星天气预报将是团队的最终目标。

通过对火星沙尘循环的深入研究，我们不仅可以更好地了解这颗神秘星球的气候特点，还可以为人类的火星任务提供有力支持。GoMars模式的成功研发为我们打开了新的之门，让我们更加期待未来在火星领域取得的更多成果。