大型沙尘暴期间的涡旋演化

利用火星分析同化修正数据同化产品（MACDA）再分析资料以及由火星全球勘测者火星每日全球地图导出的沙尘暴数据，研究了火星大型区域沙尘暴发展期间涡旋动能的演化。MACDA 中的瞬变涡旋按其涡旋周期分解为不同分量：$P\leq1$ 火星日、$1<P\leq8$ 火星日、$8<P\leq60$ 火星日。本文主要关注火星年 24 至冬至前“A”型风暴，该风暴始于北半球多次锋面/冲刷型沙尘暴过程，并在南半球沙尘扩张后达到其全球平均不透明度最大值。在此风暴发展期间，就涡旋动能而言的主导涡旋由北半球中高纬度的 $1<P\leq8$ 火星日涡旋，演变为南半球中纬度的 $P\leq1$ 火星日涡旋（以热潮汐为主），且 $8<P\leq60$ 火星日涡旋随全球平均沙尘不透明度增大而出现显著峰值。研究发现，$1<P\leq8$ 火星日涡旋的峰值与 40$^\circ$N $-$ 60$^\circ$N 范围内具纹理锋面/冲刷型沙尘暴的平均面积相关性最好。该 $1<P\leq8$ 火星日涡旋增幅最大的区域对应于主要冲刷通道。以 $P$ = 1 及其谐波为主的 $P\leq1$ 火星日涡旋的涡旋动能，在火星年 24 冬至前后均随全球平均沙尘不透明度增大而增大。$8<P\leq60$ 火星日涡旋在大型区域沙尘暴期间短暂激增，但若沙尘暴序列未引发主要沙尘暴则保持微弱。涡旋动能的纬向波数分析表明，$1<P\leq8$ 火星日涡旋的峰值常由纬向波数 1 至 3 的组合所致，而 $P\leq1$ 火星日涡旋与 $8<P\leq60$ 火星日涡旋各自以纬向波数 1 为主。