TRAPPIST-1e大气环流的双稳态

利用三维通用环流模型，我们证明一颗已确认的岩石系外行星及主要观测目标TRAPPIST-1e呈现了一个有趣的气候双稳态案例。我们发现对于1 bar氮主导大气，TRAPPIST-1e上的大气环流可存在于两种截然不同的状态中。一种以单一强赤道向东急流和大的昼夜温差为特征；另一种以一对中纬度向东急流和相对小的昼夜对比为特征。环流状态似乎对模型设置高度敏感，包括初始和表面边界条件，以及对流和云辐射效应的物理参数化。我们聚焦于模拟早期阶段大气环流的出现，并表明状态双稳态与纬向非对称加热、平均翻转环流和中纬度斜压不稳定性之间的微妙平衡有关。这些过程的相对强度将GCM模拟置于大气动力学演化的不同分支上。两种状态的稳态在含水量和云量上具有一致差异，影响了透射光谱中的水吸收带以及连续谱水平，尽管其差异太小而无法用当前技术探测。然而，该状态双稳态影响了表面温度，尤其在行星夜半球，并提供了一个理解大气动力学的有趣案例，突显了三维GCM结果中的不确定性，激励更多多模型研究。