利用通用环流模式对失控温室转变的首次探索
地球与行星天体物理
2023-12-20 v1
摘要
尽管目前对小质量类地行星的探测仍具挑战性，但随着探测与表征仪器的持续改进，在不久的将来对其观测将更为容易。在这一探索中，气候建模是理解其特征、大气成分及可能演化历史的关键步骤。若此类类地行星上存在地表水储库，入射太阳辐射的增加可能引发由水汽蒸发导致的剧烈正反馈：失控温室。由此引发的全球地表温度上升会导致整个水储库蒸发，从而将行星划分为两类截然不同的群体：1) 拥有地表海洋的温带行星；2) 以水汽为主、大气膨胀的高温行星。本工作中，我们使用三维通用环流模式（GCM）Generic-PCM 研究失控温室转变，连接温带与后失控状态。我们的模拟分为两步。首先，假设初始存在液态地表海洋，进行使大气水汽富集的蒸发阶段。其次，当海洋被视为完全蒸发后，进入地表温度急剧升高的干涸转变阶段。最终，收敛于高温且稳定的后失控状态。通过详细描述这两步中气候的演化，我们展示了云覆盖与风环流从对流层向平流层的快速转变。通过将我们的结果与先前使用一维模式的研究对比，我们讨论了全球动力与云等内在三维过程的影响，这些是理解失控温室的关键。我们还探讨了失控温室潜在的 reversibility（可逆性），其受辐射不平衡的限制。
引用
@article{arxiv.2309.05449,
title = {First exploration of the runaway greenhouse transition with a GCM},
author = {G. Chaverot and E. Bolmont and M. Turbet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.05449},
year = {2023}
}
备注
15 pages, 17 figures, accepted for publication in A&A