火星大気の潜在的な渦度 (PV) の驚くべき放射状分布は、冬の極で最小の PV 値を表しており、これは高い PV を持つ環状の極渦に囲まれています。
潜在的な渦度 (PV) は、2 つの等エントロピー面に囲まれた流体運動における空気塊の絶対循環です。 PV は、運用上の気象診断、天気予報、および研究において主要な役割を果たします。
不安定性ルールによると、中空の PV タワーのように見える火星の PV 構造は 不安定 です。 長く存在するべきではありません。このプロファイルは、Rayleigh-Kuo 不安定性基準を満たす不安定なサイクロン渦の非線形進化から予想されるものとは対照的です。極の高い中心 PV は、外部からの強制がない場合の不安定性の典型的な進化の結果です。地球の成層圏における北極渦は、極に向かって PV が単調増加する例です。
火星の極渦は平均的にのみ環状であることを強調しておく必要があります [1]。この明らかなパラドックスを理解するために、Rostami et al (2018) [3] による最近の研究では、大気の断熱「原始」方程式の垂直平均によって得られる最も単純な大気モデル [2] が採用されています。回転浅水 (RSW) モデルは、火星大気の主成分である CO2 の相転移による放射冷却と対流フラックスを追加することで改善されます。
ロスタミらによる最近公開された記事の主な目的。 (2018) [2] 放射緩和と CO 2 の力学的影響を理解すること 火星の冬の間に火星の極渦に作用する2つの主要な断熱現象としての沈着。火星の大気は直接測定されていないため、すべての再解析データセットは火星の大循環モデルを使用して抽出されています。再解析データセットは、冬至の間、毎日の時間スケールで、低高度で高い PV のパッチを示します。それにもかかわらず、30 sol 平均 PV のマップは、高い PV のほぼ連続した楕円リングを表します。南極は同様の特徴を示しますが、強度は小さくなります。
CO 2 の新しい単純なパラメータ化 火星の大気の堆積は、RSW モデルの枠組みの中で提案されています。堆積メカニズムには、不均一な大気環境における活性トレーサーとしての原子核が含まれます。高圧で高濃度の原子核との領域の交差は、CO2 の堆積を引き起こします。これは、気体から固相への直接的な遷移であり、その結果、潜在的な渦度の上昇を伴う潜熱の放出を引き起こします。
不安定性の非線形断熱飽和は渦を再編成する傾向がありますが、断熱効果はこれを防ぎ、渦の形状と寿命の説明を提供します。さらに、PV マップの不均一性は、空間的に不均一な CO2 の両方の核生成の役割によって説明されます。 同時に放射緩和。理想化された数値モデルでの最小限のパラメーター化により、利用可能な現象間の因果関係を理解することができます。たとえば、前述の研究などです。 CO2 堆積は、極を取り囲む高 PV の小塊の形成に大きく寄与します。
これらの調査結果は、「火星の環状極渦の進化に対する空間的に不均一な断熱効果の役割について」という題名の記事で説明されており、最近ジャーナル Icarus に掲載されました。 この作業は、ケルン大学とソルボンヌ大学 (ピエール エ マリー キュリー大学、UPMC) のマスード ロスタミと高等師範学校、ソルボンヌ大学 (ピエール エ マリー キュリー大学、UPMC) のウラジミール ザイトリン、高等師範学校、ルカによって実施されました。宇宙科学研究所のモンタボーン。
参考文献:
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