温带亚海王星GCM的一种新对流方案

温带亚海王星的大气表征是系外行星科学的新前沿，近期JWST对可能的Hycean世界K2-18b的观测即为例证。精确模拟大气过程对于解释高精度光谱数据至关重要，因为亚海王星范围内存在广泛的条件变化，包括在潜在宜居行星上。值得注意的是，对流是一种重要过程，可在亚海王星的不同条件下以不同模式运行。对流在高可凝物质比例（非稀释大气）或较轻背景气体的大气中行为可能截然不同，例如富H₂大气中的水对流，在后一种情况下可能显著减弱甚至完全关闭。我们提出了一种新的质量通量方案，能够捕捉这些变化并在广泛的参数空间中模拟对流，用于三维一般环流模型（GCM）。我们在两个代表性案例中验证了该方案：类地大气和迷你海王星大气。在类地案例中，考虑具有类地大气的TRAPPIST-1e，该模型在类地对流情况下的表现与地球调谐模型几乎一致。在迷你海王星案例中，考虑K2-18b的整体性质并假设存在深层富H₂大气，我们展示了该方案重现非凝结对流的能力。我们发现压力大于0.3 bar处存在对流，其动力学结构显示出高纬度顺行喷流。我们的对流方案将有助于广泛系外星大气三维气候建模，并推动对温带亚海王星大气的进一步探索。