宽范围轨道与大气参数下的类地系外行星大气动力学

近期发现的类地系外行星和超级地球涵盖了广泛的轨道和物理参数，表明这些行星将跨越多种气候体制。对温暖超级地球大气的表征已经开始，并将在未来十年扩展到更小、更遥远的行星。这些世界的宜居性可能深受其三维大气环流体制的影响，因为控制宜居带内缘和外缘的全球气候反馈（包括向雪球状状态的转变和失控温室反馈）取决于赤道至极地的温差、相对湿度模式以及其他动力学方面。在此，我们使用包含水循环的理想化湿润大气环流通用模型，研究了支配此类行星大气动力学的动力学原理。我们展示了行星自转速率、恒星通量、大气质量、表面重力、光学厚度和行星半径如何影响此类行星的大气环流和温度分布。我们的模拟表明，赤道至极地的温差、经向热输送率、风的结构和强度以及水循环随这些参数变化显著，这意味着行星对全球气候反馈的敏感性将显著依赖于大气环流。我们阐明了可能的气候体制，并诊断了控制大气急流、哈德莱环流和费雷尔环流以及纬度温差形成的机制。最后，我们讨论了大气环流如何影响全球气候的理解意义。