重力波对火星中层大气的影响：基于全球气候模拟与 MCS 观测的非地形重力波参数化

利用通用环流模型（GCM）研究了重力波（GW）对火星中上层大气 diurnal 潮汐及全球环流的影响。我们依一种创新方法将非地形重力波随机参数化实现于动态气象实验室（LMD）火星 GCM（LMD-MGCM）中。源假定位于典型对流单体之上（$\sim$ 250 Pa），并分析了 GW 对 1 Pa（$\sim$ 50 km）以上环流及预测热结构的影响。我们聚焦于模型模拟与火星勘测轨道器所载火星气候探测仪（MCS）在火星第 29 年观测的对比。MCS 数据提供了迄今对火星中间层 up to 80 km 的唯一系统性测量。GW 的主要效应是通过减小经向与纬向风的 diurnal 振荡来阻尼热潮汐。GW 拖曳在北半球冬至 above 10$^{-2}$ Pa 处达到每火星日 1 m/s 量级的幅度，并对纬向风场产生重大改变（从数十到数百 m/s），而对温度场的影响相对温和（10-20K）。这表明由 GW 引发的经向流改变是模拟温度变化的主要成因。结果还显示，在包含 GW 方案后，由 diurnal 潮汐导致的昼夜最大温差约为 10K，且潮汐峰值向更低高度移动，与 MCS 观测更为吻合。