干涸潮汐锁定岩质行星气候的元建模
地球与行星天体物理
2022-07-20 v1
摘要
位于近距离系外系统中的岩质行星很可能以 1:1 自旋-轨道共振被潮汐锁定，此种构型下它们具有永久的昼半球与夜半球。由于由此产生的昼-夜温度梯度，这些行星的气候与大尺度环流强烈取决于其大气对抗坍缩的稳定性，即温室气体的失控凝结。为更好约束宿主恒星宜居带内岩质行星的表面条件，阐明支配昼-夜热量再分配的机理至关重要。作为弥合理想化模型至三维通用环流模型（GCM）多种建模方法之间差距的首次尝试，我们开发了能够复现解析模型闭式解与 GCM 模拟数值解的通用环流元模型（GCMM）。我们利用该方法表征含 CO2 干大气的地球尺寸岩质行星的大气稳定性，并使用 THOR GCM 对其与三维 GCM 模拟进行基准比对。我们观察到，坍缩发生的坍缩压强可围绕解析标度律预测值变化约 40%，具体取决于所考虑的辐射传输、大气动力学与湍流扩散等机理。特别地，我们发现（i）昼半球行星边界层（PBL）中的湍流扩散总体上倾向于加热夜半球表面，但在光学薄与光学厚 regime 间的过渡区除外；（ii）PBL 也显著影响昼-夜平流时标；（iii）当归一化赤道 Rossby 变形半径大于 2 时，慢 rotator 近似成立。
引用
@article{arxiv.2203.14929,
title = {Meta-modelling the climate of dry tide locked rocky planets},
author = {Pierre Auclair-Desrotour and Russell Deitrick and Kevin Heng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.14929},
year = {2022}
}
备注
32 pages, 16 figures, accepted for publication in Astronomy & Astrophysics