ExoCAM：用于系外行星大气的三维气候模式
地球与行星天体物理
2022-01-25 v1 天体物理仪器与方法
摘要
TRAPPIST-1 宜居大气比对（THAI）项目旨在比较常用于预测宜居带系外行星理论气候的三维气候模式。作为 THAI 研究的核心模式之一，ExoCAM 是美国国家大气研究中心（NCAR）通用地球系统模式（CESM）1.2.1 版的一个独立维护的系外行星分支。ExoCAM 已被用于研究围绕各类恒星的类地系外行星大气。为配合 THAI 项目并提供主要参考文献，本文描述了 ExoCAM 及其区别于 CESM 标准配置的独特之处。此外，我们还以 THAI 协议为起点，对相关湿物理调谐参数进行了一系列模式内敏感性测试。对用于系外行星建模的三维气候模式的一个常见批评是，云和对流方案通常包含针对现代地球调谐的自由参数，因此可能成为评估系外行星气候时的不确定性来源。本文探索了对多种配置和参数选择的敏感性，包括最近更新的辐射方案、不同的云和对流物理包、不同的云和降水调谐参数以及不同的海冰反照率。辐射方案的改进和云粒子尺度的修改对全球平均温度的影响最大，变化幅度可达约 10 K，这凸显了精确辐射传输的必要性以及云微物理对模拟系外行星气候的重要性。然而，对于绝大多数敏感性测试，气候差异很小。在所有研究案例中，模式内差异并未对关于气候状态和宜居性的一般结论产生偏差。
引用
@article{arxiv.2201.09797,
title = {ExoCAM: A 3D Climate Model for Exoplanet Atmospheres},
author = {Eric Wolf and Ravi Kopparapu and Jacob Haqq-Misra and Thomas J. Fauchez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.09797},
year = {2022}
}
备注
Accepted to Planetary Science Journal. ExoCAM and ExoRT source code available at: https://github.com/storyofthewolf/ExoCAM and https://github.com/storyofthewolf/ExoRT