温暖类地行星的气候 I：三维模式模拟

我们展示了一组庞大的类地世界模拟集合，其中入射太阳辐射和自转速率逐渐增加。与以往利用理想化水行星配置的工作不同，我们将模拟聚焦于现代类地地形。轨道周期与现代地球相同，但黄道倾角和偏心率为零。大气为 1 bar 以 N$_{2}$ 为主，CO$_{2}$=400 ppmv 且 CH$_{4}$=1 ppmv。模拟包含两类海洋：一类如系外行星文献中常用那样在网格单元间无海洋热输送（OHT），另一类为完全耦合的动力浴盆型海洋。随着日长增加所发生的动力 regime 转变引发了气候反馈，产生更低温：首先通过水蒸气的减少（尽管云短波冷却减弱）随自转周期增加而降温，随后通过水蒸气减少和云短波冷却增加降温（最高入射辐射情形除外）。无 OHT 的模拟对快自转下的入射辐射变化更敏感，而慢自转对海洋选择相对不敏感。有 OHT 的快自转模拟往往相似，其环流将热量向极地输送，使其比无 OHT 者更暖。对于慢自转，OHT 指向赤道方向，且无明显高纬度环流。云参数化中的不确定性妨碍了对宜居性的精确判定，但不影响系外行星气候敏感性的稳健方面。这是系列论文的第一篇，将研究 herein 所呈模拟中的宜居性方面。本研究的数据集开源且公开可用。