Двадцать вторая международная конференция "СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
XXII.P.484
Климатология переходных слоев в вертикальной структуре атмосферы Марса за 2.5 Марсианских года
Беляев Д.А. (1), Стариченко Е.Д. (1), Коссова Д.А. (2), Федорова А.А. (1), Кораблев О.И. (1), Трохимовский А.Ю. (1), Патракеев А. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
(2) Национальный исследовательский университет, Высшая школа экономики, Москва, Российская Федерация
В данной работе исследуются высоты средней и верхней атмосферы Марса, а именно, мезосфера (выше ~50 км) и термосфера (выше 100-120 км) вплоть до экзобазы для молекулы СО2 (180-220 км). Эти высоты содержат переходные слои: мезопаузу около 80-120 км с температурным минимумом и гомопаузу, расположенную на 10-20 км выше, где атмосфера перестает быть равномерно перемешанной [1]. Вариации высоты и температуры мезо/гомопаузы, а также экзобазы, обусловлены сезонной изменчивостью, солнечной активностью [2], а также и вертикальным переносом энергии, вызванном глобальной циркуляцией и атмосферными волнами [3, 4]. До сих пор, структура верхней атмосферы Марса была исследована немногочисленными экспериментами: либо масс-спектрометром при аэроторможении выше 120 км [5], либо с помощью затменных наблюдений с аппаратов MAVEN [6] и Mars Express [7] на высотах от 30 до 150 км.
В докладе мы представляем результаты измерений вертикального распределения температуры и плотности по данным солнечного просвечивания спектрометрическим комплексом ACS (Atmospheric Chemistry Suite) с борта аппарата ExoMars/TGO [8]. Канал ACS средней инфракрасной области (ACS-MIR) зондирует атмосферу Марса в диапазоне спектра 2.3-4.2 мкм с апреля 2018 года по н.в. Высокие спектральное разрешение и чувствительность эксперимента позволяют измерять плотность и температуру атмосферы в полосе поглощения СО2 около 2.7 мкм в широком диапазоне высот, от 10 до 180 км, охватывая слои тропосферы, мезосферы и термосферы [9]. В работе показаны результаты наблюдений за 2.5 Марсианских года (MY) – с середины MY34 до конца MY36 – с сезонными и широтными вариациями температуры и высоты мезопаузы, гомопаузы и, частично, экзобазы. Зона гомопаузы определяется по сопоставлению коэффициентов молекулярной (СО2) и турбулентной диффузии при условии насыщения атмосферных гравитационных волн около 80-120 км [5], которые также наблюдаются в вертикальных профилях температуры по данным ACS [10].
Ключевые слова: атмосфера Марса, солнечное просвечивание, температура, мезопауза, гомопауза
Литература:
- Bougher et al., 2017. Chapter 14: Upper Atmosphere and Ionosphere, in The Atmosphere and Climate of Mars, ed. B. Haberle, M. Smith, T. Clancy, F. Forget, R. Zurek, Cambridge University Press, doi:10.1017/9781107016187.
- Bougher et al., 2015. Mars Global Ionosphere-Thermosphere Model: Solar cycle, seasonal, and diurnal variations of the Mars upper atmosphere. Journal of Geophysical Research: Planets, 120(2), 311-342.
- González-Galindo et al., 2015. Variability of the Martian thermosphere during eight Martian years as simulated by a ground-to-exosphere global circulation model. Journal of Geophysical Research: Planets, 120(11), 2020-2035.
- Medvedev et al., 2015. Cooling of the Martian thermosphere by CO2 radiation and gravity waves: An intercomparison study with two general circulation models. Journal of Geophysical Research: Planets, 120(5), 913-927.
- Slipski et al., 2018. Variability of Martian turbopause altitudes. Journal of Geophysical Research: Planets, 123(11), 2939-2957. https://doi.org/10.1029/2018JE005704.
- Groller et al., 2018. MAVEN/IUVS stellar occultation measurements of Mars atmospheric structure and composition. Journal of Geophysical Research: Planets, 123, 1449–1483. https://doi.org/10.1029/2017JE005466.
- Forget et al., 2009. Density and temperatures of the upper Martian atmosphere measured by stellar occultations with Mars Express SPICAM. Journal of Geophysical Research, 114, E01004, https://doi.org/10.1029/2008JE003086.
- Korablev et al., 2018. The Atmospheric Chemistry Suite (ACS) of three spectrometers for the ExoMars 2016 trace gas orbiter. Space Science Reviews, 214(1). https://doi.org/10.1007/s11214-017-0437-6.
- Belyaev et al., 2022. Thermal structure of the middle and upper atmosphere of Mars from ACS/TGO CO2 spectroscopy. Journal of Geophysical Research: Planets, 127(10), e2022JE007286. https://doi.org/10.1029/2022JE007286.
- Starichenko et al., 2024. Climatology of gravity wave activity based on two Martian years from ACS/TGO observations. A&A, 683, A206. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202348685.
Дистанционное зондирование планет Солнечной системы