Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình số một chiều về sự hình thành mây H2O trong bầu khí quyển sao Hỏa
Tóm tắt
Một mô hình số một chiều với sự phân bố kích thước của các hạt aerosol trong bầu khí quyển sao Hỏa đã được phát triển. Mô hình này kết hợp các vi vật lý chi tiết và quá trình vận chuyển hỗn loạn. Các hạt bụi lơ lửng trong bầu khí quyển sao Hỏa đóng vai trò là hạt nhân ngưng tụ mây. Chu trình dao động theo ngày của các quá trình ngưng tụ được thu được dựa trên các hồ sơ nhiệt độ từ mô hình khí quyển toàn cầu (GCM). Bán kính hiệu quả của các hạt băng là 1–2 μm gần ranh giới dưới của lớp mây và 0.2–0.3 μm ở độ cao 50–60 km. Những kết quả này nhất quán với các lần che khuất hồng ngoại mặt trời do thí nghiệm SPICAM trên Mars-Express thực hiện. Sương gần mặt đất có thể hình thành dưới các điều kiện cụ thể. Mối liên hệ giữa các quá trình ngưng tụ và các thông số vĩ mô của mây đối với các thuộc tính vi mô của các hạt aerosol là trọng tâm chính của bài báo này. Cụ thể, sự phụ thuộc vào sự biến đổi của tham số tiếp xúc của hạt nhân ngưng tụ mây được phân tích, với sự xem xét các dữ liệu thí nghiệm mới về các thuộc tính hấp phụ của khoáng chất ở nhiệt độ thấp.
Từ khóa
#Mô hình số; bầu khí quyển sao Hỏa; hạt aerosol; hạt nhân ngưng tụ mây; vi vật lý; quá trình ngưng tụ.Tài liệu tham khảo
Clancy, R.T., Atmospheric Dust-Water Interactions: Do They Play Important Roles in the Current Mars Climate?, Workshop on Evolution of Martian Volatiles, LPI Tech. Rep., 1996, pp. 96-01.
Clancy, R.T., Grossman, A.W., Wolff, M.J., et al., Water Vapor Saturation at Low Altitudes Around Mars Aphelion: A Key to Mars Climate?, Icarus, 1996, vol. 122, pp. 36–62.
Colaprete, A. and Toon, O.B., The Radiative Effects of Martian Water Ice Clouds on the Local Atmospheric Temperature Profile, Icarus, 2000, vol. 145, pp. 524–532.
Colaprete, A., Iraci, L., and Phebus, B., Laboratory Determination of Water Ice Cloud Properties under Mars Conditions, Mars Water Cycle Workshop, Paris, 2008, pp. 1–2.
Daerden, F., Whiteway, J.A., Davy, R., et al., Simulating Observed Boundary Layer Clouds on Mars, Geophys. Res. Lett., 2010, vol. 37, p. L04203, doi: 10.1029/2009GL041523.
Enukashvily, I.M., A Numerical Method for Integrating the Kinetic Equation of Coalescence and Breakup of Clud Droplets, J. Atmos. Sci., 1980, vol. 37, pp. 2521–2534.
Fedorova, A.A., Korablev, O.I., Bertaux, J.-L., et al., Solar Infrared Occultation Observations by SPICAM Experiment on Mars-Express: Simultaneous Measurements of the Vertical Distributions of H2O, CO2 and Aerosol, Icarus, 2008, vol. 200, pp. 96–117.
Feingold, G., Tzivion, S., and Levin, Z., Evolution of Raindrop Spectra. Part I: Solution to the Stochastic Collection / Breakup Equation Using the Method of Moments, J. Atoms. Sci., 1988, vol. 45, pp. 3387–3399.
Haberle, R., Joshi, M., Murphy, J., et al., General Circulation Model Simulations of the Mars Pathfinder Atmospheric Structure Investigation/Meteorology Data, J. Geophys. Res., 1999, vol. 104(E4), pp. 8957–8974, doi: 10.1029/1998JE900040.
Jacobson, M.Z., Fundamentals of Atmospheric Modeling, Cambridge, 2005, pp. 614–642.
Jakosky, B.M., The Role of Seasonal Reservoirs in the Mars Water Cycle. II. Coupled Models of Regolith, the Polar Caps, and Atmospheric Transport, Icarus, 1983, vol. 55, pp. 19–39.
James, P.B., The Role of Water-Ice Clouds in the Martian Hydrologic Cycle, J. Geophys. Res., 1990, vol. 95, no. 14, pp. 677–693.
Korablev, O.I., Krasnopolsky, V.A., and Rodin, A.V., Vertical Structure of Martian Dust Measured by Solar Infrared Occultations from the Phobos Spacecraft, Icarus, 1992, vol. 102, pp. 76–87.
Michelangeli, D.V., Toon, O.B., Heberle, R.M., and Pollack, J.B., Numerical Simulations of the Formation and Evolution of Water Ice Clouds in the Martian Atmosphere, Icarus, 1993, vol. 100, pp. 261–285.
Montmessin, F., Fouchet, T., and Forget, F., Modeling the Annual Cycle of HDO in the Martian Atmosphere, J. Geophys. Res., 2004, vol. 110, p. E03006, doi: 10.1029/2004JE002357.
Pruppacher, H.R. and Klett, J.D., Microphysics of Clouds and Precipitation, Kluwer, 2000, pp. 287–360.
Reisin, T., Tzivion, S., and Levin, Z., Seeding Convective Clouds with Ice Nuclei or Hygroscopic Particles: A Numerical Study Using a Model with Detailed Microphysics, J. Appl. Meteor., 1995, vol. 35, no. 9, pp. 1416–1434.
Richardson, M.I. and Wilson, R.J., Investigation of the Nature and Stability of the Martian Seasonal Water Cycle with a General Circulation Model, J. Geophys. Res., 2002, vol. 107(E5), p. 5031, doi: 10.1029/2001JE001536.
Richardson, M.I., Wilson, R.J., and Rodin, A.V., Water Ice Clouds in the Martian Atmosphere: General Circulation Model Experiments with a Simple Cloud Scheme, J. Geophys. Res., 2002, vol. 107(E9), p. 5064, doi: 10.1029/2001JE001804.
Rodin, A.V., Clancy, R.T., and Wilson, R.J., Dynamical Properties of Mars Water Ice Clouds and Their Interactions with Atmospheric Dust and Radiation, Adv. Space Res., 1999, vol. 23, pp. 1577–1585.
Rodin, A.V. and Wilson, R.J., Seasonal Cycle of Martian Climate: Experimental Data and Numerical Simulation, Cosmic Research, 2006, vol. 44, no. 4, pp. 329–333.
Samarskii, A.A. and Vabishchevich, P.N., Additive Schemes for Problems of Mathematical Physics, Moscow: Nauka, 2001, pp. 235–249.
Toon, O.B., Turco, R.P., Jordan, J., et al., Physical Processes in Polar Stratospheric Ice Clouds, J. Geophys. Res., 1989, vol. 94, pp. 11359–11380, doi: 10.1029/JD094iD09p11359.
Tzivion, S., Feingold, G., and Levin, Z., An Efficient Numerical Solution to the Stochastic Collection Equaion, J. Atmos. Sci., 1987, vol. 44, no. 21, pp. 3139–3149.
Tzivion, S., Feingold, G., and Levin, Z., The Evolution of Raindrop Spectra. Part II: Collisional Collection / Breakup and Evaporation in a Rainshaft, J. Atmos. Sci., 1989, vol. 46, pp. 3312–3328.
Wilson, R.J. and Richardson, M.I., The Martian Atmosphere during the Viking Mission, I: Infrared Measurements of Atmospheric Temperatures Revisited, Icarus, 2000, vol. 145, pp. 555–579(55).
Zhang, Y., Seigneur, C., Seinfeld, J.H., et al., Simulation of Aerosol Dynamics: A Comparative Review of Algorithms Used in Air Quality Models, Aerosol Sci. Technol., 1999, vol. 31, no. 6, pp. 487–514, doi: 10.1080/027868299304039.