Browsing by Subject "rajakerros"

Mars-planeetan kaasukehä koostuu enimmäkseen hiilidioksidista, kun taas vesihöyryä on hyvin vähän. Kaasukehän lämpötila vaihtelee noin +10 ja -130 Celsius-asteen välillä ja pintapaine on vain noin sadasosa Maan ilmakehän paineesta. Marsin kaasukehässä on usein paljon hienojakoista pölyä, joka absorboi tehokkaasti auringonsäteilyä ja täten vaikuttaa kaasukehän toimintaan. Marsin pinnan reagoidessa erittäin nopeasti auringonsäteilyn määrän muutoksiin sekä kaasukehässä olevan pölyn vuoksi rajakerroksen mallinnuksessa käytettävissä malleissa säteilyn parametrisaatioiden täytyy olla mahdollisimman hyviä. Helsingin yliopisto ja Ilmatieteen laitos ovat kehittäneet Marsin kaasukehän tutkimukseen tarkoitetun 1-ulotteisen pylväsmallin. Malli on erittäin nopea ja helposti muokattavissa, joten sillä voidaan testata uusia ilmakehäfysiikan lainalaisuuksia ja algoritmeja, joita voidaan mahdollisesti lisätä kolmiulotteisiin Marsin kaasukehän malleihin. Tämä työ tehtiin osana Ilmatieteen laitoksen Marsin tutkimusryhmää ja työssä tutustutaan Marsin kaasukehän rajakerrokseen sekä pylväsmalliin. Lisäksi mallin antamia tuloksia esitellään ja verrataan Curiosity mönkijän (toiselta nimeltään Mars Science Laboratory, MSL) havaintoihin sekä tutkitaan mallin herkkyyttä sen alustusparametreihin. Mallin ennustamia lämpötilan, vesihöyryn tilavuuden sekoitussuhteen ja suhteellisen kosteuden vuorokausisyklejä verrattiin MSL:n havaintoihin eri vuodenaikoina. MSL laskeutui vuonna 2012 lähelle Marsin päiväntasaajaa Gale-kraatterin pohjalle ja se sisältää Ilmatieteen laitoksen suunnittelemat ja rakentamat mittalaitteet paineelle ja suhteelliselle kosteudelle. Mallin ennustamat vuorokausisyklit vastasivat hyvin mönkijän havaintoja ja tuloksista nähtiin myös lämpötilan suuri vuorokausivaihtelu kaasukehän reagoidessa nopeasti auringonsäteilyn muutoksiin. MSL:n paineen mittauksista (yli 3000 Marsin vuorokautta) nähtiin selvästi hiilidioksidin vuodenaikaiskierto etelänavalta pohjoisnavalle ja päinvastoin. Lisäksi vuoden 2018 globaali pölymyrsky näkyi monissa eri mittaustuloksissa. Mallin herkkyyttä tutkittiin muuttamalla neljää eri alustusparametria: pinnan lämpötilaa ja painetta, ilmapylvään vesisisältöä (PWC) sekä pölyn optista paksuutta (tau). Näiden testien perusteella mallin ennustamiin vuorokauden lämpötilaprofiileihin eniten vaikuttivat pinnan lämpötilan ja pölyn optisen paksuuden alustus, kun taas kosteusprofiileihin eniten vaikuttivat PWC:n ja pölyn optisen paksuuden alustus. Näistä parametreista pinnan paineen alustuksella oli vähiten vaikutusta mallin ennustamiin profiileihin.