行星参数对水云微物理的影响

潜在宜居的系外行星是詹姆斯·韦伯太空望远镜和即将到来的任务概念（如宜居世界天文台）的重要目标。云强烈影响气候和宜居性，但预测其性质很困难。在全球气候模型（GCM）中，尤其是那些旨在模拟地球的模型中，云微物理通常通过假设所有云粒子具有单一恒定尺寸或指定尺寸分布，且网格单元内所有云相同来粗略近似。对于行星性质跨越较大相空间的系外行星，这种方法可能导致较大误差。在本工作中，我们的目标是确定可凝物主要为水蒸气的类地系外行星上的云微物理如何依赖于气溶胶性质和行星参数，如表面压力、表面重力和入射恒星辐射。我们使用社区大气气溶胶与辐射模型作为一维微物理模型，模拟云的形成和演化，包括成核、凝结、蒸发、碰并和垂直传输过程。在这些一维理想化实验中，我们发现决定大气宏观热结构的参数（包括表面压力和恒星通量）对云辐射效应（CRE）影响最为显著。重力、作为云凝结核的气溶胶数密度等参数影响云形成的微物理过程，包括活化和垂直传输。它们对CRE也有显著但较弱的影响。本工作激励了更精确的GCM云方案的发展，并应有助于解释未来的观测。