面向火星探测，世界航天强国均陆续研制火星大气模式，为任务登陆选址、科学探测提供气象环境保障。记者从中国科学院大气物理研究所获悉，该所科研团队通过自主研发，成功构建了新一代火星大气模式，该模式对火星大气环境基本变量具有良好的模拟能力。相关研究成果已在《科学通报》发表。
深空探测是科学研究的前沿领域之一，火星作为地球的“邻居”，已成为当前太阳系探测和行星科学的焦点。然而火星表面大气环境条件严酷，会周期性出现大型沙尘暴，通过火星大气模式和资料同化系统，构建起一套三维火星大气再分析数据集，是保障火星探测任务顺利实施的基础。
我国计划在2028年前实施“天问三号”探测任务，将完成人类第一次火星采样返回，这一过程比“天问一号”任务更加复杂，对精细化火星大气环境条件的需求也更为迫切。然而，尽管我国此前在火星大气环境机理研究和数值模拟等方面取得了诸多成绩，但尚无自主研发的火星大气模式。
为了给火星登陆探测提供稳定可靠的气象环境数据支撑，大气物理所火星研究团队基于自主研发的高分辨率大气模式动力框架，将其拓展应用至火星大气，并在此基础上引进、耦合了美国宇航局艾姆斯研究中心的火星物理过程，构建起新一代火星大气模式。
目前，该模式已经具备火星沙尘、水和二氧化碳的模拟能力。科研团队基于我国“祝融号”、美国“维京1号”及“维京2号”的实测数据以及国际火星大气全球数据集，对该模式开展了评估。结果表明，该模式能成功再现上述3个探测器记录的火星大气独特的地表气压“两峰两谷”特征，在火星全球地表温度、纬向急流、极区干冰和沙尘方面也具备良好的模拟性能。
接下来，该模式还将不断升级，围绕动力框架水平分辨率提升和物理过程改进两个方面持续发展。随着火星探测任务复杂度的逐步提高，对火星天气预报的需求也随之增加，这是国际行星大气科学领域最前沿的巨大挑战之一。科研团队表示，后续将自主研发适用于火星大气环境特征的先进资料同化系统，对沙尘暴等火星典型天气过程开展定量预报，为我国未来火星探测、载人探火、资源开发等任务提供高质量气象环境保障支撑。