Система регионального моделирования атмосферы Марса
Система моделирования региональной атмосферы Марса ( MRAMS ) — это компьютерная программа , которая моделирует циркуляцию марсианской атмосферы в региональном и локальном масштабе. [1] MRAMS, разработанная Скоттом Рафкиным и Тимоти Майклсом, является производной от Региональной системы моделирования атмосферы (RAMS), разработанной Уильямом Р. Коттоном и Роджером А. Пилке для изучения циркуляции атмосферы на Земле. [2]
Ключевые особенности MRAMS включают негидростатическую, полностью сжимаемую динамику, явную атмосферы для пыли, воды и углекислого физическую модель льда , а также полностью прогностическую модель реголита , которая включает осаждение и сублимацию углекислого газа . Несколько проектов по исследованию Марса , в том числе Марсоходы , [3] и Разведывательная миссия Феникс Марсианская научная лаборатория использовали MRAMS для изучения различных атмосферных циркуляций.
MRAMS работает на мезо- и микромасштабе, моделируя и моделируя марсианскую атмосферу. Моделирование меньшего масштаба с помощью MRAMS дает ему точки данных и модели с более высоким разрешением на сложной местности и топографии. Он способен идентифицировать потоки, обусловленные топографией, такие как стоковые и анабатические ветры в долинах и горах, которые вызывают изменения в атмосферной циркуляции. [4]
Структура
[ редактировать ]Динамическое ядро
[ редактировать ]Роль динамического ядра заключается в решении уравнений гидромеханики, связанных с динамикой атмосферы. [5] Уравнения в динамическом ядре MRAMS основаны на примитивных уравнениях, усредненных по Рейнольдсу по объему сетки. Соответствующие уравнения предназначены для решения задач импульса, термодинамики, трассеров и сохранения массы. Динамическое ядро MRAMS объединяет уравнения импульса, термодинамики (теплообмен между атмосферой и поверхностью), трассеров и сохранения массы.
Параметризация
[ редактировать ]Динамическое ядро MRAMS было разработано на основе RAMS и было сильно изменено, чтобы учесть большую разницу в атмосферах Марса и Земли. Некоторые модели MRAMS параметризуют многочисленные функции, включая пыль и подъем пыли, микрофизику облаков, перенос излучения и крутой рельеф. [6]
Сетка
[ редактировать ]MRAMS работает на мезомасштабе и, следовательно, является региональным, а не глобальным инструментом, что делает его точным для сбора данных на сложной местности и меняющейся топографии. Типы расчетных сеток, разработанные для MRAMS, относятся к типу Arakawa C. [1] Шаг сетки нерегулярный и требует использования масштабирования. Высокое разрешение MRAMS обусловлено использованием вложенной двусторонней сеточной системы. Система двусторонней сетки включает в себя родительскую сетку, которая устанавливает начальные пограничные слои, которые будут использоваться, и более мелкую сетку для точного сбора данных. [1]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Рафкин, СКР, Хаберле, Р.М. и Т.И. Майклс, 2001: Система моделирования региональной атмосферы Марса (MRAMS): описание модели и избранные симуляции. Икар, 151, 228–256.
- ^ Пилке, РА; Коттон, WR; Уолко, РЛ; Трембак, CJ; Лайонс, Вашингтон; Грассо, LD; Николлс, Мэн; Моран, доктор медицины; Уэсли, округ Колумбия; Ли, Ти Джей; Коупленд, Дж. Х., 1992: Комплексная система метеорологического моделирования: Метеорология и физика атмосферы РАМН, том. 49, вып. 1–4, стр. 69–91.
- ^ Рафкин, SCR и TI Michaels, 2003: Метеорологические прогнозы для высокоприоритетных мест посадки марсохода Mars Exploration Rover на 2003 год. Дж. Геофиз. Рез., 108 № E12,10.1029/2002JE002027
- ^ Рохо, Сара (20 июня 2019 г.). «Мезомасштабное моделирование с использованием системы моделирования региональной атмосферы Марса (MRAMS)» . НАСА . Проверено 30 апреля 2020 г.
- ^ «DCMIP2016: обзор конструкции негидростатической динамической активной зоны и взаимное сравнение участвующих моделей» (PDF) .
- ^ Рафкин, Шотландец; Майклс, Тимоти (декабрь 2019 г.). «Система моделирования региональной атмосферы Марса (MRAMS): текущее состояние и будущие направления» . Атмосфера . 10 (12): 747. Бибкод : 2019Атмос..10..747Р . дои : 10.3390/atmos10120747 .