隨著“天問一號”任務的成功實施與“天問三號”采樣返回任務的穩步籌備，中國火星探測已邁入全新階段，對火星氣象環境，尤其是對沙塵循環的認知需求日益迫切。為填補我國在火星數值模擬領域長期存在的自主模式空白，首個中國自主研發的火星大氣環流模式GoMars（Global Open Planetary Atmospheric Model for Mars）應運而生。

本研究基於GoMars，通過在邊界層中引入沙塵湍流混合過程，並結合對地表起沙通量的合理約束，完成了長達50個火星年（1個火星年約2個地球年）的沙塵循環模擬，係統探究了其多時間尺度變率特征。GoMars完整模擬了沙塵在大氣中的運動過程，包括塵卷風和風應力沙塵抬升、沙塵的平流和沉降等。

研究發現，GoMars在多個關鍵方麵再現出沙塵循環的日循環、季節變化和年際變率特征。在非全球性沙塵暴年份中，沙塵的日變化與季節變化具有顯著的重複性。模擬所得的“氣候平均態”（即所有非全球性沙塵暴年份的集合平均）成功再現了沙塵在垂直-緯向方向上的季節性分布形態與強度，結果經火星氣候分析數據集與“火星氣候探測儀”觀測資料的驗證一致。在缺乏直接觀測數據的情況下，研究進一步將GoMars模擬的近地表風應力起沙通量與國際上先進的MarsWRF等火星大氣環流模式進行對比，結果顯示二者在季節變化與空間分布上具有良好一致性。

在日循環尺度上，模擬的塵卷風起沙通量峰值出現在當地時間12:00至13:00之間，與“火星探路者”火星車的實測記錄相符。

GoMars能夠自然模擬出全球性沙塵暴事件，再現其發生時間、位置及沙塵傳輸路徑，並與特定火星年的實際觀測吻合。此外，該模式還模擬出顯著的年際變率，包括不規則的全球性沙塵暴爆發間隔以及合理的沙塵–大氣間的相互反饋。