Marsin kaasukehän rajakerroksen mallinnus pylväsmallilla

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202204041598
Title: Marsin kaasukehän rajakerroksen mallinnus pylväsmallilla
Author: Leino, Joonas
Other contributor: Helsingin yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
University of Helsinki, Faculty of Science
Helsingfors universitet, Matematisk-naturvetenskapliga fakulteten
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2022
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202204041598
http://hdl.handle.net/10138/342366
Thesis level: master's thesis
Degree program: Ilmakehätieteiden maisteriohjelma (Atmospheric Sciences)
Master's Programme in Atmospheric Sciences
Magisterprogrammet i atmosfärsvetenskaper
Specialisation: Meteorologia
Meteorology
Meteorologi
Abstract: 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.
Subject: Mars
pylväsmalli
rajakerros
mallinnus
kaasukehä
Mars Science Laboratory
MSL
Curiosity


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Leino_Joonas_maisterintutkielma_2022.pdf 1.664Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record