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화성의 극성 와류

화성 대기의 잠재적 소용돌이 (PV)의 놀라운 방사형 분포는 겨울 극에서 최소 PV 값을 나타냅니다.

잠재적 소용돌이 (PV)는 두 등쪽 표면 사이에 둘러싸인 유체 운동에서 에어 소포의 절대 순환입니다. PV는 운영 기상 진단, 일기 예보 및 연구에서 중요한 역할을합니다.

불안정성 규칙에 따르면, 중공 PV 타워처럼 보이는 화성의 PV 구조는 불안정하다 오랫동안 존재해서는 안됩니다. 이 프로파일은 Rayleigh-Kuo 불안정성 기준을 만족시키는 불안정한 사이클론 소용돌이의 비선형 진화에서 예상되는 것과 대조적입니다. 극의 높은 중심 PV는 외부 강제력없이 불안정성의 전형적인 진화의 결과입니다. 지구의 성층권에있는 북극 소용돌이는 극을 향한 PV의 단조로운 증가의 예입니다.

화성 극성 와류는 평균적으로 만 환상적이라는 점을 강조해야한다 [1]. 이 명백한 역설을 이해하기 위해, 대기의 단열 "원시"방정식의 수직 평균화에 의해 얻어지는 가장 간단한 대기 모델은 Rostami et al (2018)의 최근 연구에서 사용됩니다 [3]. 회전 얕은 물 (RSW) 모델은 화성 대기의 주요 구성 요소 인 CO2의 위상 전이로 인해 복사 냉각 및 대류 플럭스를 추가하여 개선됩니다.

Rostami et al. (2018) [2]는 복사 이완의 동적 영향과 Co 2 를 이해하는 것입니다. 화성의 극성 소용돌이에 화성 겨울 동안 작용하는 두 가지 주요 당뇨병 현상으로서의 증착. 화성 대기에는 직접적인 측정이 없기 때문에 화성 일반 순환 모델을 사용하여 모든 재분석 데이터 세트가 추출되었습니다. 재분석 데이터 세트는 겨울 동지 동안 일일 시간 척도에서 낮은 고도에서 높은 PV 패치를 나타냅니다. 그럼에도 불구하고, 30 SOL 평균 PV의 맵은 높은 PV의 거의 연속적인 타원 링을 나타냅니다. 남극은 더 작은 강도로 비슷한 특성을 나타냅니다.

Co 2 의 새로운 간단한 매개 변수화 화성 분위기의 증착은 RSW 모델의 프레임 워크에서 제안됩니다. 증착 메커니즘은 이질적인 대기 환경에서 활성 트레이서로서 핵을 포함한다. 고압 및 고농도 핵이있는 영역의 교차로는 CO2의 증착을 유발하며, 이는 가스에서 고체 상으로의 직접적인 전환이며, 결과적으로 잠재적 인 와류를 오름을 동반하는 잠재 열 방출입니다.

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불안정성의 비선형 단열 포화는 소용돌이를 재구성하는 경향이 있지만, 당뇨병 효과는 이것을 막기 때문에 와류의 형태와 수명에 대한 설명을 제공합니다. 또한, PV 맵의 패치는 공간적으로 불균일 한 핵 형성의 역할에 의해 설명된다. 동시에 복사 이완. 이상화 된 수치 모델에서 최소한의 매개 변수화를 통해 우리는 위에서 언급 한 연구에서 이용 가능한 현상의 인과 관계를 이해할 수 있습니다. Co 2 증착은 극을 둘러싸고있는 높은 PV의 덩어리의 형성에 실질적으로 기여합니다.

이러한 발견은 최근 ICARUS 저널에 발표 된 화성의 환상적인 극성 와류의 진화에 대한 공간적으로 불균일 한 당뇨병 효과의 역할에 관한 기사에 설명되어있다.  이 작품은 Cologne University와 Sorbonne Universités (Université Pierre et Marie Curie, UPMC)와 Ecole Normale Supérieure, Sorbonne Universités (Université Pierre et Marie Curie, Upmc)의 Vladimir Zeitlin 및 Ecole Normale Supérieure의 Vladimir Zeitlin의 Masoud Rostami에 의해 수행되었습니다. 

참조 :

  1. l. Montabone, K. Marsh, S.R. 루이스, P.L. M.D. Smith, J. Holmes, A. Spiga, D. Lowe, A. Pamment 화성 분석 보정 데이터 동화 (MACDA) 데이터 세트 v1.0 Geosci. 데이터 J., 1 (2) (2014), pp. 129-139.
  2. Rostami, M. and Zeitlin, V. (2018), 개선 된 습기 컨베이행 회전 얕은 물 모델과 허리케인과 유사한 소용돌이의 불안정성에 대한 적용. Q J R Meteorol Soc. 받아 들여진 저자 원고. . doi :10.1002/qj.3292
  3. Masoud Rostami, Vladimir Zeitlin, Luca Montabone, 화성의 환상적인 극성 소용돌이, Icarus, 314, 2018, 376-388 페이지의 진화에 대한 공간적으로 불균일 한 당뇨병 효과의 역할에 관한. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/s0019103517306073.

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