火星大气波动及数值模拟

随着人们对火星大气波动现象日益关注，以及行星大气学科在火星上的深入发展，火星大气波动已经成为一个重要的研究领域。优选火星探测仪器的不断投入使用推动着火星大气波动的研究，而火星大气波动又极大地影响火星探测器的运行及精度。本书首先介绍了与火星大气科学领域相关的基础知识，然后基于探测资料、模式结果和再分析数据集，分别重点介绍了其中的小尺度湍流及重力波扰动特性、全球尺度潮汐波及全球尺度行星波的波动特性。此外，作者使用数值模拟方法对火星大气垂直相互作用(陆一气相互作用、大气层结间相互作用)进行了针对性探究，解决了具体的科学问题，并为未来的探火任务提供了理论支撑。
本书可供火星探测、行星大气探测、行星大气物理、行星大气动力学与大气数值模拟领域的相关研究人员及工程人员阅读。

前言
第一章火星大气的独特性1
1.1火星大气概况1
1.1.1火星基本情况1
1.1.2火星上的季节划分2
1.1.3火星大气垂直分层4
1.1.4火星与地球的异同5
1.2火星大气与环境变化7
1.2.1沙尘循环7
1.2.2CO2循环10
1.2.3水循环11
1.2.4火星大气中的波动13
1.3本章小结15
参考文献16
第二章火星大气波动介绍19
2.1引言19
2.2大尺度波20
2.2.1热力潮汐20
2.2.2行星波22
2.3中小尺度波23
2.4本章小结26
参考文献27
第三章火星大气探测历史37
3.1引言37
3.2火星大气探测的开端37
3.3火星大气的连续探测39
3.3.1地基光谱观测39
3.3.2轨道遥感观测40
3.3.3登陆器和漫游器55
3.4本章小结59
参考文献60
第四章火星大气潮汐、行星波特性研究71
4.1引言71
4.2潮汐71
4.2.1热力潮汐和大气温度的季节尺度特征71
4.2.2周日西向热力潮汐波动特征73
4.2.3周日东向热力潮汐波动特征81
4.2.4半周日西向热力潮汐波动特征89
4.2.5半周日东向热力潮汐波动特征96
4.2.6热力潮汐对称波模式的波动特征104
4.2.7结论与讨论107
4.3行星波108
4.3.1纬向波数为1的定常行星波波动特征108
4.3.2纬向波数为2的定常行星波波动特征110
4.3.3纬向波数为3的定常行星波波动特征112
4.3.4纬向波数为4的定常行星波波动特征113
4.3.5纬向波数为5的定常行星波波动特征115
4.3.6结论与讨论116
4.4本章小结117
参考文献118
第五章火星大气重力波特性研究119
5.1火星中高层大气重力波的气候态特征119
5.1.1引言119
5.1.2重力波的时间演变和垂直分布124
5.1.3重力波的纬度和季节变化127
5.1.4中高层重力波活动特征的解释131
5.1.5结论与讨论134
5.2火星热层大气重力波的波数谱分析135
5.2.1引言135
5.2.2不同纬度内的垂直波数谱特征142
5.2.3不同经度间内的垂直波数谱特征 146
5.2.4不同地方时内的垂直波数谱特征147
5.2.5可能的波源及传播过程解释149
5.2.6结论与讨论152
5.3本章小结154
参考文献155
第六章基于数值模拟的火星大气研究162
6.1引言162
6.2主要大气模式及相关数据集162
6.2.1主要大气模式的研究现状162
6.2.2基于火星大气模式的数据集的研究现状167
6.2.3结论与讨论172
6.3大气模式模拟结果172
6.3.1基于数值模式的潮汐波模拟173
6.3.2基于数值模式的行星波模拟177
6.3.3基于数值模式的沙尘模拟179
6.3.4结论与讨论181
6.4本章小结182
参考文献182
第七章火星大气垂直相互作用189
7.1引言189
7.2火星陆气相互作用190
7.2.1火星陆气相互作用简介190
7.2.2火星陆气相互作用数值模拟192
7.2.3火星陆气相互作用原理197
7.2.4结论与讨论210
7.3火星大气层结间相互作用212
7.3.1火星大气层结间相互作用简介212
7.3.2火星大气层结间相互作用数值模拟215
7.3.3火星大气层结间相互作用原理219
7.3.4结论与讨论230
7.4本章小结235
参考文献236
第八章总结与讨论249
8.1火星大气波动特性研究250
8.1.1已完成工作250
8.1.2待解决的问题250
8.2火星大气波动模拟研究251
8.2.1已完成工作251
8.2.2待解决的问题251
8.3火星大气垂直相互作用模拟研究251
8.3.1已完成工作251
8.3.2待解决的问题252