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含与不含辐射活跃云的一般环流模型中双灰与多波长辐射转移的直截比较

地球与行星天体物理 2024-02-28 v2

摘要

非均匀云形成与波长依赖现象预期会塑造热木星大气。我们提出一个具备多波长“栅栏”(picket fence)辐射转移及辐射活跃、温度依赖云的一般环流模型(GCM),并将结果与双灰例程比较。双灰方法本质上无法模拟热木星大气中的多色效应,而栅栏方法捕捉了这些非灰特征,并与全波长依赖方法相比表现良好。我们比较了两种方法在辐射活跃云与无云模型下的表现,评估双灰方法的局限。尽管存在广泛相似性,栅栏模型具有更大的昼夜面温差、非等温高层大气,以及在辐射活跃云存在下的多波长效应。我们模拟了著名热木星 HD 189733 b 与 HD 209458 b。对于较热的 HD 209458 b,栅栏方法阻止云对昼面温度进行恒温,导致更热的高层大气与昼面云耗散。温度结构的差异随之与环流模式及云的细微差异相关。较冷 HD 189733 b 的模型具有全球云覆盖,无论辐射转移方案如何;而 HD 209458 b 的模型差异更大,尤其在其昼面部分云覆盖的范围上。这导致 HD 189733 b 的热与反射光相曲线仅有微小变化,但 HD 209458 b 的栅栏与双灰版本间差异更显著。

关键词

引用

@article{arxiv.2311.01506,
  title  = {A Direct Comparison between the use of Double Gray and Multiwavelength Radiative Transfer in a General Circulation Model with and without Radiatively Active Clouds},
  author = {Isaac Malsky and Emily Rauscher and Michael T. Roman and Elspeth K. H. Lee and Hayley Beltz and Arjun Savel and Eliza M. R. Kempton and L. Cinque},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2311.01506},
  year   = {2024}
}

备注

Accepted in ApJ, 31 pages