棕矮星大气中的动力学耦合动力学化学 I. 进行全球尺度动力学建模

棕矮星的大气长期以来被观测到在 L、T 和 Y 光谱型中表现出多种非平衡化学特征和光谱变率。我们旨在研究棕矮星体系中大尺度三维大气动力学与时间相关化学之间的联系,并评估其对光谱变率的影响。我们将微型动力学化学模块 `mini-chem' 耦合到 Exo-FMS 通用环流模型(GCM)中。随后我们进行了一系列理想化的棕矮星体系大气模型,以研究模拟所产生的动力学三维化学结构。使用三维辐射传输模型对 GCM 输出进行后处理,以研究依赖于半球的光谱特征和自转变率。我们的结果显示了由垂直混合引起的预期强非平衡化学行为,以及由纬向流引起的全球空间变化。化学物种通常在全球范围内均质化,表现出依赖于压力层的 $\pm$10\% 或更小的变化,并遵循大气中存在的动力学结构。然而,我们发现局部风暴区和涡旋可以显示出比背景全球平均值高达 $\pm$100\% 的更高混合比对比度。这项初步研究代表了理解棕矮星中三维大气流与其丰富化学库存之间联系的又一步。