小行星进入与撞击效应评估模型敏感性研究

摘要

近地小行星对地球的撞击是人类生存和发展面临的潜在威胁之一.当前小行星进入与撞击效应评估模型输入参数不确定度大,给模型的使用带来困扰,也较大地影响了危害评估结果.本文分析了输入参数的取值范围,以范围中概率最大或文献的推荐值作为敏感性研究的基准值,利用所发展的小行星进入与撞击效应分析评估软件AICA,通过改变一个或多个输入参数,研究能量沉积、空爆高度、4 psi(1 psi=6.89 kPa)超压损伤半径和3级烧伤半径等模型输出参数对输入参数的敏感性.对于直径60～300 m、进入速度12～40 km/s的石质小行星,本文的计算分析指出:随着尺寸的增大、进入速度的减小、烧蚀系数的减小、初次解体强度的增大或者碎片云质量分数的增大,小行星的空爆高度总体上减小;小行星及碎片阻力系数、强度指数对空爆高度和地面损伤范围影响较小;超压损伤半径和热辐射损伤半径总体上随着小行星尺寸和进入速度的增大而增大;碎片云质量分数小于50％时,能量沉积及地面损伤半径评估结果会出现波动,较大的碎片云质量分数基准值(如80％)能够代表大多数进入情况;流明效率仅影响热辐射损伤范围;3级烧伤半径小于4 psi超压损伤半径.