各种影像是目前研究火星表面特征，包括风沙地貌特征的主要数据，其中表面反照率差异产生明暗变化的影像特征是辨识火星表面形貌特征的重要指征，实际上也是最早被观测到的火星现象。火星表面具有的某种规律性明暗斑纹已被用于揭示多种可能的地表过程，如在火星许多地区发现的季节性斜坡纹线（Recurring Slope Lineae， RSL）启发了研究者们关于液体渗流、努森气流抽吸机理（Knudsen-pump gas-flow mechanism）和风成颗粒流等多种坡面过程的猜测^［1］。

在各种斑纹中，风条痕（wind streaks）是分布最广和最没有争议的火星表面特征，被认为是风力作用下形成的在影像上显示为亮色和暗色斑纹，具有二维平面形状，没有形态学含义，通常只反映表面反照率差异^［2］，所以不是严格的地貌学术语^［3］。但其形成被认为是风沙颗粒沉积和侵蚀的产物，因为风成表面的反照率在很大程度上取决于风沙颗粒的沉积学特征，例如风尘沉积物形成亮色风条痕，而沙粒则形成暗色风条痕，所以其在风成过程研究中具有特别的意义，从而引起风沙地貌研究者的广泛关注，成为最早被研究的火星表面风成特征之一^［4］。1971年“水手9号”（Mariner 9）显示的明暗斑纹可分为暗色斑点和条痕两类^［5，6］。20世纪70~80年代是风条痕研究的高峰期，作为揭示风沙活动的重要信息源，对其研究范围涵盖了已获得相关探测资料的火星、金星和土卫六，之后由于高分辨率影像的出现，人们对风沙地貌研究的兴趣逐渐转向其他风沙地貌类型。研究表明，风条痕是常见的行星表面特征，在火星、金星、土卫六和地球上均广泛发育，但地球上的风条痕研究长期被忽视，研究相当有限，仅在个别地区作为类火星或类金星风条痕来研究^［7］。目前对风条痕类型和形成机制等方面的认识主要来自于火星研究，其次是金星，以至于使风条痕成为为数不多的地外行星研究带动地球研究的表面特征。风条痕的产生、消失以及形状、大小和走向的变化都极其频繁，所以被称作火星表面的多变特征（variable features）。风条痕对表面风况具有良好的指示作用，而且分布广泛，在反演全球近地层环流格局中的作用较沙丘、沙波纹和雅丹等风成地貌具有明显的优势，所以被用以反演火星和金星全球环流格局^［8~11］，主要体现在以下3个方面：①反演全球尺度和近地层风场特征及其季节变化；②表征火星表面物质及其随地形与地理位置的变化规律；③理解地质历史时期风对火星表面的改造作用。风条痕虽然不是火星独有的风沙地貌现象，也不是目前火星风成过程研究的热点问题，人们对其认识主要是基于30年前的研究，但作为风沙地貌研究者不太熟悉和被忽视的问题，而且作为火星近地层风场的可靠代用指征，仍然具有重要的潜在研究价值。本文重温了关于风条痕已有的研究成果，启发人们对其研究的关注。

风条痕像其他风沙地貌类型一样具有多种类型，因其不具有三维形态，所以与经典风沙地貌学研究不同，形态不是重点关注内容，沉积物特征和形成机制才是研究重点，旨在理解其潜在的地貌学意义。但其平面形状仍然是辨识类型的重要依据，因为沉积物特征和形成机制往往反映在形状方面，风条痕区别于周围地表的关键特征是显著的反照率差异，而地表反照率的变化至少反映风成地表3个方面的特征，即颗粒粒径、颗粒组成和风成床面形态特征^［12］。所以，类型的辨识是风条痕研究首先要解决的问题。

Thomas等^［13］利用“海盗号”（Viking）探测器获得的影像，基于9 000余条火星风条痕的分析，提出其分类方案。首先，将与障碍物有关的由悬移运动形成的风条痕称作I型风条痕，所以没有特定的就地沙源；将有就地沙源的跃移运动形成的风条痕称作II型风条痕。其次，根据反照率大小将风条痕分为亮色风条痕和暗色风条痕，虽然他们是分布最广泛的两类风条痕，但还有无法包括在其之内的其他风条痕。在对Thomas等^［13］分类方案修改完善后，Greeley等^［12］提出表1中的火星风条痕分类方案，此分类包括6种基本类型（图1），其中前4种是火星表面最普遍的多变特征，与周围背景具有显著的反照率差异，第5种实际上代表与障碍物有关的沙丘空间格局，最后一种被推测与冻融作用有关。几乎所有的风条痕都与障碍物特别是陨击坑有关，而亮色和暗色风条痕最普遍、最具代表性，因而最受关注。亮色和暗色风条痕的形状和赖以形成的障碍物特征复杂多样，就风条痕形状而言，有锥形、扇形、卵形和平行状等。暗色风条痕总体上具有较小的长度/陨击坑（障碍物）直径比，稍趋于扇形和卵形，下风向边缘更趋于参差不齐，更趋向不对称^［13~17］。火星风条痕主要分布于60°S~60°N（图2），不同类型的风条痕分布特征稍有差异^［18］。

（1）亮色风条痕。亮色风条痕在火星上分布最多，据已有研究^{［14，16，17］}，3/4以上的风条痕为亮色风条痕。Veverka等^［17］统计分析了“水手9号”（Mariner 9）影像上可见的0°~30°N间2 325条陨击坑下风向的风条痕，其中1 914条（82%）为亮色风条痕。大多数亮色风条痕自陨击坑、山丘以及其他类型的地形如槽沟向外延伸，几乎不受地表状况的影响，形成泪珠状、锥形、平行状和扇形等多种形状，其边界趋于扩散，长度一般为5~20 km，也有大于90 km的。在多变的风条痕中，亮色风条痕是变化最小的，如对比“水手9号”（Mariner 9）影像（1971—1972年）和其后的“海盗号”（Viking）影像（1976—1980年）后，仅发现一些亮色风条痕的长度和走向有微小的变化^［13］。大多数亮色风条痕分布在中低纬度地区，其中在40°S~30°N分布比较均匀^［18］。Venera等^［17］研究指出，10°~15°N间亮色风条痕最密集，他们还发现，陨击坑密集的地区，特别是新鲜陨击坑最有利于风条痕的发育（图1a）。

（2）暗色风条痕。暗色风条痕在数量上明显较亮色风条痕少，在Vevera等^［17］统计的2 325条风条痕中，只有189条（8%）是暗色风条痕。与亮色风条痕相比，大多暗色风条痕变化极其频繁，在数周内出现或彻底消失，其形状有锥形、扇形和平行状，长度一般为5~30 km，也有达80 km的，较小的暗色风条痕一般相对于其上风向的陨击坑呈不对称型（图1b）。暗色风条痕主要分布于2个纬度带：10°~40°S和10°~30°N，在后一个纬度带，其主要分布在萨西斯（Tharsis）和埃律西昂（Elysium）地区的火山斜坡上，在光滑平坦的平原和开阔的大斜坡上发育最充分。暗色风条痕的延伸受地形影响较小，但在低洼地形如河道处，许多风条痕会出现间断^［13］。

（3）混合风条痕。混合风条痕是亮色和暗色风条痕形成于同一障碍物的下风向，最常见的障碍物是陨击坑，从而使风条痕既有明亮部分也有暗色部分（图1c）。混合风条痕可以分为两类：①欧克西亚沼泽（Oxia Palus）内部暗色边缘亮色的混合风条痕；②大瑟提斯（Syrtis Major）内部亮色边缘暗色的混合风条痕，后者似乎与普通的亮色风条痕有关^［17］。Greeley等^［19］根据亮色部分和暗色部分的空间组合特征，将混合风条痕分为侧向对称型和侧向不对称型。

（4）黑斑点状及其相关的风条痕。此类风条痕是分布于低洼地形中的暗色不规则风条痕，大多数低洼地形为经常遭受严重风化剥蚀的大陨击坑，也有少数是槽沟和峡谷，欧克西亚沼泽（Oxia Palus）地区发育典型的黑斑点状风条痕（图1d）。黑斑点状风条痕多出现于陨击坑底部，且主要分布在有其他类型风条痕发育的谷底一侧，其形状多呈舌状，自陨击坑边缘延伸至周围的平原之上，长度可达250 km^［13］。

（5）沙丘尾部风条痕。在北极地区的一些沙地，障碍物附近的沙丘呈现与沙丘空间格局一致的条痕，这些条痕实际上是代表沙丘空间格局，并不是严格意义上的风条痕（图1e）。

（6）霜冻风条痕。霜冻风条痕是发育在两极地区的一种风条痕，由霜或者可能是雪组成^［20］，呈明亮的锥形（图1f），随CO₂霜冠的出现而出现。在CO₂霜冻堆积较多的陨击坑下风向，霜冻风条痕即使在春季CO₂霜冠退缩后仍能继续保留。

由于风条痕不具有三维形态，只是呈现复杂多样的平面形状，但对其平面形状的研究也被忽视，仅有的关于风条痕形状的研究主要是针对陨击坑下风向的风条痕，并试图将风条痕的形状特征与陨击坑联系起来。Venerka等^［17］曾用9个参数表征风条痕形状，包括纬度、经度、陨击坑直径、陨击坑形态、周围地形、风条痕色调、长度、角宽度和走向（图3）。下面关于风条痕形状的讨论是基于Venerka等^［17］关于2 325条风条痕的统计分析结果。

（1）风条痕长度。图4为亮色、暗色和混合3种风条痕长度的概率分布图，亮色和暗色风条痕的长度概率分布特征类似，峰值出现在15 km处，且长度小于15 km的风条痕占很大比例。他们二者之间最重要的区别是亮色风条痕长度可达100 km，而暗色风条痕长度几乎没有超过70 km的。混合风条痕不同于亮色和暗色风条痕，其概率峰值出现在30 km处，且绝大多数风条痕长度大于30 km，小于30 km者极少，与混合风条痕发育在大陨击坑下风向有关。图5表明，陨击坑风条痕的长度（L）与陨击坑的直径（D）有关，二者的比值（L/D）<4的概率约为50%，混合、亮色和暗色风条痕L/D>20的概率分别为23.4%、11.3%和16.4%。

（2）风条痕角宽度。亮色、暗色和混合风条痕角宽度的概率分布基本相似（图6），其平均值分别为25°、29°和26°。与长度不同的是，风条痕角宽度与陨击坑的直径无关。

像其他类型的风沙地貌研究一样，形成机制是风条痕研究的重要方面，只有在理解其形成机制的基础上，风条痕在揭示火星环境中的意义才能被最大程度地发挥。关于风条痕形成机制的探索首先基于其几个突出特征：与周围背景具有明显的反照率对比、多变性和与障碍物的密切关系。反照率取决于沉积物的矿物组成与粒度组成，多变性反映沉积物对蚀积变化或者对风速变化的敏感性，与障碍物的密切关系意味着障碍物对气流的影响，进而引起表面沉积物蚀积特征变化。所以，关于风条痕形成机制的探讨基本上是循着沉积物特征与风沙蚀积的关系来开展的。火星沉积物的总体特征是类似粉尘的细颗粒呈现明亮的色调，而类似沙粒的粗颗粒呈现为暗色调，所以，火星最普遍的两类风条痕，亮色风条痕对应于粉尘沉积，而暗色风条痕对应于粉尘侵蚀，亦即亮色风条痕为堆积型，暗色风条痕为风蚀型。目前，关于将亮色风条痕归为堆积型认识比较一致，即风尘在障碍物背风侧堆积形成风条痕，但是，关于将暗色风条痕归为风蚀型尚有争议，主要有以下代表性观点：①亮色粉尘被风蚀，出露下伏暗色地层；②亮色粉尘被风蚀，形成颗粒较粗的蚀余沉积物；③暗色风尘沉积；④暗色的跃移与蠕移沙粒沉积。上述4种情况很可能在不同条件下均会发生，使得关于风条痕形成机制的研究复杂化。随着高质量火星探测资料的积累，研究者们关于风条痕形成机制的认识不断深化，其中一个重要发现是：火星除了有亮色粉尘和暗色沙粒外，尚有亮色沙粒和暗色粉尘存在，所以传统的明亮堆积型风条痕和暗色风蚀型风条痕的认识是有局限性的。目前，关于风条痕形成机制的研究受两个方面的限制，即缺乏地球上的类似特征研究和火星现场研究。

关于亮色风条痕形成机制的争论，在承认其为细颗粒和粉尘颗粒的基础上主要集中在风尘沉积过程方面，如亮色风条痕可能是风尘沉积物，也可能是来自其上风向沙源的细颗粒。Veverka等^［21］发现，亮色风条痕形成于沙尘暴期间，于是将其形成机制归结为气象条件，即大气稳定度状态。在沙尘暴期间，大气被太阳辐射加热，垂直温差减小，层结稳定，垂直运动被抑制，此时气流是绕行而不是越过陨击坑，于是在下风向形成尾流区，细颗粒和粉尘颗粒堆积。如此的气象条件主要出现在30°N~30°S，因为赤道哈德莱环流能够增强沙尘暴过程。Sullivan等^［22］基于“机遇号”（Opportunity）火星车研究点——鹰陨击坑（Eagle Crater）的现场研究表明，该区的亮色风条痕由沉积于陨击坑尾流区的风尘沉积物形成，与该区出露的亮色的富含硫酸盐岩石无关。

关于暗色风条痕形成机制的研究，目前主要是基于风蚀型风条痕探讨其与障碍物有关的风蚀问题，此问题比与障碍物有关的堆积问题更为复杂。风蚀型暗色风条痕的形成机制涉及两个方面：首先是障碍物下风向的风蚀加强问题，即边界层中的障碍物将产生马蹄涡系统（horseshoe vortex system）^［12］。风洞试验表明，在陨击坑尾流区，发育于湍流涡之下的强风使地表松散的细颗粒被吹蚀，出露暗色基岩或形成颗粒较粗的蚀余沉积物。其次是细颗粒被吹蚀的机制，Peterfreund^［23］分析“海盗号”（Viking）探测器获取的热惯性资料后发现暗色风条痕富含沙粒，Thomas等^［13］由此提出粉尘颗粒被吹蚀的跃移激发机制。由于火星粉尘颗粒的起动风速较高，而沙粒较易被风起动，跃移沙粒冲击粉尘颗粒，使其脱离地表而进入大气，进一步在大气湍流作用下被运移至远方。Geissler等^［24］对“机遇号”（Opportunity）火星车研究点——子午线高原（Meridiani Planum）的维多利亚陨击坑（Victoria Crater）暗色风条痕的系统研究表明，维多利亚暗色风条痕是由从陨击坑中暗色沙丘上吹出来的玄武岩沙粒组成，而陨击坑中的暗色沙丘沉积物则来自陨击坑之外。暗色风条痕表明强烈的风蚀作用，强烈的风蚀甚至对陨击坑壁产生侵蚀从而形成锯齿状壁龛。

火星风条痕最初的研究意义是证明火星表面风成过程的存在，而其最重要的意义则在于对火星表面风场，特别是风向的指示意义，而且风条痕的暂时性堆积特征使其对表面风况具有良好的跟随性，能够指示风况的变化。所以绘制风条痕走向图，藉以反演火星表面风场和引伸其他重要信息，自研究伊始就成为风条痕研究关注的重要内容。首先，局地研究表明，风条痕与其他被用以指示风向的床面形态特征：如沙波纹一样，能够准确地指示盛行风向（图7）。Arvidson^［14］根据“水手9号”（Mariner 9）影像绘制了风条痕地图，以展示火星全球表面风场，结果发现亮色风条痕表明风尘向南半球运移，而暗色风条痕表明火星沉积物自极地向赤道传输。亮色风条痕走向与自北向南的总体风向一致，发生于全球性沙尘暴之后，通过将粉尘向南输送，为南部频繁的沙尘暴提供粉尘来源，暗色风条痕发生于沙尘暴的末期或紧随其后，主要为东—西走向。根据“海盗号”（Viking）影像绘制的风条痕地图^［20］反演的表面风场与“水手9号”（Mariner 9）影像的反演结果具有很好的一致性，但前者得到的风场更全面、更细致。在30°N附近，风吹向西南方向，而在30°S附近风吹向东南方向（图8），而且不同类型的风条痕指示不同季节的风向。分布在萨西斯（Tharsis）和埃律西昂（Elysium）地区的大火山地貌对火星表面风场具有重要的影响，局地性小尺度风场特征在不同的年份重现性差，而全球风场格局则具有很好的重现性。

风条痕走向与火星大气环流模型（Mars Global Circulation Models，MGCMs）模拟的结果具有良好的一致性^{［8，11，12，25］}，但不同类型的风条痕与模拟结果的对应程度有所差异^［8，11］。亮色风条痕的走向与大气环流模型预测的沙尘暴季节的环流场一致，而暗色风条痕与模型预测结果差异较大。然而，Fenton等^［10］研究表明，亮色风条痕和暗色风条痕对应于不同时段和季节的模型预测结果，风是绕行还是跨越障碍物取决于两个主要因素，即风速和大气稳定度。在南半球夏至点的白天，当大气层结稳定和风速低的时候，形成亮色风条痕。在南半球夏至点之前和之后的傍晚时间，在大气层结稳定但风速较强的时候，形成暗色风条痕，所以，位于20°~40°S的暗色风条痕向西延伸，与该区夜间盛行的东风一致。

实际上风条痕在地球上普遍分布，甚至有目前尚未发现的更重要的特征，只是一直被忽视，鲜见专门的研究报道。Cohen-Zada等^［7］最近发表的文章是目前全面了解地球风条痕特征的唯一研究报道。该项研究依据3个方面数据：地球风条痕数据库、再分析资料和气象站观测资料。风条痕数据库覆盖地球499个地区，包括2 900多条风条痕，其走向是被关注的主要参数，主要从遥感影像上进行测量，其次是海拔高度、地表坡度和风条痕的长度与宽度。再分析资料为欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）2004—2014年10年的风况数据，主要是风向数据。气象站资料来自美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）数据中心，采用10 m高度的风向、风速观测资料。

该研究的突出贡献是在全球和区域尺度上比较了风条痕走向与观测和模拟的风况资料之间的关系。地球风条痕的走向与根据再分析资料和621个气象站观测资料计算的合成输沙势方向具有统计相关性，其中与再分析资料具有良好的相关性，而与气象站观测资料的相关性一般。该研究得出的重要结论是地球风条痕形成于现代风况，能够指示全球和区域尺度的长期盛行风向。

中国库姆塔格沙漠的“羽毛状”沙丘被证明是伪羽毛状沙丘，其关键是被视为“羽毛状”沙丘的“羽毛”部分与周围背景没有高差，仅是反照率对比形成的羽毛状图案^［26］，实际上是亮色风条痕（图9），但这种横向舌状风条痕目前尚未见报道。

风条痕是一系列风成特征的总称，表现为与周围背景反照率的对比，被用以绘制火星表面风向和大气环流格局，具有重要的潜在研究价值。但自20世纪70~80年代的研究高潮之后，火星风条痕研究基本上长期被忽视，其中很重要的原因是地球上风条痕研究被忽视。实际上，风条痕是包括地球在内的太阳系星球上普遍存在的风成特征，受地外星球研究的启发，地球上的风条痕已经开始受到关注^［7］。地球上有覆盖全球的气象观测资料，而且可以配合现场观测研究，重视地球风条痕研究是揭示地外星球风条痕形成机制的重要途径，在缺乏火星气象观测资料的情况下，根据风条痕反演火星表面风场被证明具有良好的可靠性。火星风成过程反应在多个代用指征方面，风条痕是其中之一，将其与其他代用指征综合应用，在理解火星风成过程方面将具有重要意义。