火星对流边界层的热羽流模型

火星行星边界层 [PBL] 是火星气候系统的关键组成部分。全球气候模型 [GCMs] 和中尺度模型 [MMs] 缺乏预测 PBL 混合的分辨率，因此需要对其进行参数化。在此，我们提议将最近为地球气候建模开发的“热羽流”模型适配到火星 GCMs、MMs 和单柱模型中。这种基于物理的参数化旨在表征有组织的湍流结构（上升气流和下沉气流）对白天 PBL 传输的影响，正如在大涡模拟 [LESs] 中所解析的那样。我们发现，需要修改地球热羽流模型，以令人满意地解释火星对流 PBL 中发现的深湍流羽流。我们的火星热羽流模型定性和定量地重现了火星白天 PBL 的热结构：近地表超绝热层、混合层以及 PBL 顶部的过冲区域。该模型耦合了考虑稳定性和湍流阵发性的表面层参数化，以计算地表 - 大气通量。这些针对表面层和混合层的新参数化已通过近地表着陆器测量数据进行了验证。此外，使用热羽流模型能够在火星 GCMs 和 MMs 中对关键湍流量（例如 PBL 高度、对流羽流速度）进行一阶估计，而无需运行昂贵的 LESs。