https://doi.org/10.83048/gt9d-ha33">

Date of Award

2-2026

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Space Science (MSSS)

Department

Physics

First Advisor

Dr. Claus Gebhardt

Second Advisor

Dr. Bijay K. Guha

Abstract

The Martian weather system, climate, and surface evolution are strongly influenced by dust storms, which interact with the atmospheric circulation and the planet’s surface features. In this study, selected Martian dust storms are examined using data provided by the Emirates Mars Mission (EMM) and the Mars Climate Database (MCD) to track the movement of air masses and improve understanding of how these storms develop and move across the Martian atmosphere.

The Emirates Mars Mission (EMM), together with the Mars Climate Database (MCD), provides the data needed to track the movement of air masses at different altitudes and times of the day. The trajectory equation is solved, and air-mass motion is tracked using three numerical methods: the Euler method, the Runge–Kutta method, and the Leapfrog method. The computed results show the modeled air-mass pathways together with the observed storm features obtained from the EMM instrument EXI (Emirates Exploration Imager).

The forward trajectory analysis used in the methodology identifies the source regions of the air masses, their transport pathways after leaving those regions, and their relationship with the observed storm structures. This thesis investigates the characteristics of two selected Martian dust storms using observations from the EMM instrument EXI (Emirates Exploration Imager).

Studying Martian dust storms using air-mass trajectories has both advantages and limitations, as discussed in this research. The results contribute to improving our understanding of Mars atmospheric dynamics and provide useful context for future Mars exploration missions. The study also demonstrates the value of combining multiple datasets and highlights the usefulness of trajectory analysis methods in planetary atmospheric research.

Arabic Abstract


دراسة مسارات الكتلة الهوائية المرتبطة بالعواصف الترابية على المريخ ومقارنتها مع صور المركبات الفضائية

تأثر ديناميكيات الطقس على كوكب المريخ، وأنماطه المناخية، وتطور سطحه تأثراً كبيراً بالعواصف الترابية، إذ تُعد المحرك الأساسي للتفاعلات المستمرة بين الغلاف الجوي والعالم السطحية. يدرس هذا البحث عدداً من العواصف الترابية المريخية المختارة من خلال تحليل كيفية ارتباط مسارات الكتلة الهوائية بالظواهر المرصودة عبر أجهزة الرصد الفضائية. كما يتم تتبع حركة الكتلة الهوائية داخل هذه العواصف بهدف فهم تطورها ودورها في عمليات النقل الجوي على كوكب المريخ.

تزوّد بعثة الإمارات لاستكشاف المريخ (مسبار الأمل)، إلى جانب قاعدة بيانات مناخ المريخ (MCD)، بالبيانات اللازمة لتتبع حركة الكتلة الهوائية على ارتفاعات مختلفة وعلى مدار اليوم. ويتم تحليل المسارات الجوية على ثلاثة أساليب رياضية: طريقة رونج-كوتا (Runge-Kutta)، وطريقة أويلر (Euler)، وطريقة ليپوغ (Leapfrog)، وذلك لحل معادلات المسار وتتبع حركة الكتلة الهوائية. وتبين لنا مسارات الكتلة الهوائية الناتجة عن الخصائص المرصودة للعواصف بواسطة كاميرا الاستكشاف الإماراتية (EXI) مقارنةً مع النتائج التي تم حسابتها.

تُتِيح طرق التحليل الأمامي لمسارات الهواء، كما هو موضح في قسم المنهجية، فهماً لمناطق نشأة الكتلة الهوائية، ومسارات انتقالها، وطبيعة تفاعلها مع خصائص العاصفة المختلفة. ويقدم هذا البحث تحليلاً دقيقاً لخصائص العاصفة الرئيسية وتطورها عبر الزمن. في حالة واحد عاصفة ترابية تم تتبعه بواسطة أداة EXI.

إن استخدام مسارات الكتلة الهوائية في دراسة العواصف الترابية على المريخ يحمل مزايا وتحديات في آن واحد، كما يتضح من نتائج هذا البحث، وتُسهم هذه النتائج في تعزيز فهم العواصف الجوية على المريخ ودعم مهام الاستكشاف المستقبلية للكوكب. كما يؤكد هذا العمل 

Download

Included in

Physics Commons

COinS