类地系外行星的大气环流

对其他恒星周围行星的探究始于对气态巨行星的研究，但现在已扩展到超级地球和类地行星的发现与表征。受这一观测潮流的驱动，我们综述了支配类地系外行星大气环流的基本动力学原理，并讨论了其环流与水循环及全球尺度气候反馈的相互作用。类地系外行星占据了广泛的物理和动力学条件，其中只有一小部分得到了详细探索。我们的方法是阐述支配类地行星（广义定义）大气环流的基本动力学原理，并展示它们如何为理解这些世界的大气行为提供基础。我们首先综述基本的大气动力学，包括在强旋转 regime（“外热带”）中地转平衡、斜压不稳定性和射流的作用，以及在慢旋转 regime（“热带”）中哈德莱环流、热力结构的波动调整和赤道超旋转趋势的作用。随后，我们综述水循环的关键要素，包括控制降水、湿度和云量的因素。接下来，我们总结了环流影响全球平均气候进而影响行星宜居性的关键机制。特别是，我们讨论了失控温室效应、向雪球状态的转变、大气坍缩，以及大气环流与 CO2 风化速率之间的联系。最后，我们总结了这一新兴领域未来的关键问题和挑战。