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土星平流层的二维光化学建模第二部分:成分与温度间的反馈

地球与行星天体物理 2016-02-17 v1

摘要

土星的轴倾角以与地球类似的方式产生季节。平流层温度和成分都受沿季节的纬度变化日照影响。热结构受平流层中碳氢化合物含量的控制和调节,这些碳氢化合物从紫外到远红外光谱范围充当吸收体和冷却剂,而该结构又影响碳氢化合物的含量。我们在此通过将纬度和季节光化学模型与辐射季节模型耦合,研究化学组成与热结构之间的反馈。我们的结果表明,较高平流层中与日照季节增加相关的季节温度峰值,比最大日照峰值出现得更早。这种偏移随纬度增加而增大,并由春季平流层冷却剂含量低所致。在两个半球的80^{\circ}处,1d-2mbar处的温度峰值比先前假设冷却剂时空均匀分布的辐射季节模型预测的要早半个季节出现。该偏移随压力增加而逐渐减小,直到约0.5mbar压力层处消失。然而,热场对丰度分布有微小反馈。该反馈改变了预测的赤道到极地温度梯度。当考虑此反馈时,mbar压力层处的温度经向梯度能更好地再现。在较低压力层,热结构似乎偏离了纯辐射季节平衡,正如Guerlet等人(2014)先前提出的。尽管与Cassini观测到的平流层温度绝对值的一致性为中等,但这是迈向完全耦合GCM-光化学模型的必要一步。

关键词

引用

@article{arxiv.1512.02724,
  title  = {2D photochemical modeling of Saturn's stratosphere. Part II: Feedback between composition and temperature},
  author = {V. Hue and T. K. Greathouse and T. Cavalié and M. Dobrijevic and F. Hersant},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1512.02724},
  year   = {2016}
}

备注

23 pages, 8 figures, accepted for publication in Icarus