面向超级地球与亚海王星大气应用的非冷凝成分对流建模
地球与行星天体物理
2025-11-18 v1
摘要
成分对流是由成分梯度引起的密度变化所驱动的大气混合。先前的研究表明，行星大气中大气痕量物种的成分梯度会影响对流及最终的大气温度廓线。在本工作中，我们利用 Cloud Model 1（CM1）进行三维对流解析模拟，以从根本上理解成分变化如何影响对流及系外行星大气的最终大气状态。我们对地球空气、 和 大气进行了非冷凝成分对流的的三维初值问题模拟。传统上，大气对流被假定将大气混合至由唯一温度廓线定义的终态边际稳定状态。然而，当大气内存在成分变化时，可能出现连续的稳定终态族，其最终状态成分廓线不同。我们的 CM1 模拟用于确定该族可能成分终态中哪一个被选中。借助 CM1 模拟结果，我们开发了一种用于通用环流模型（GCMs）的干对流调整方案。该方案依赖能量分析来确定最终调整后的大气状态。我们的对流方案所得结果与 CM1 模拟一致，且可轻松集成到 GCMs 中，以改进系外行星大气中成分对流的建模。
引用
@article{arxiv.2310.08202,
title = {Modelling Non-Condensing Compositional Convection for Applications to Super-Earth and Sub-Neptune Atmospheres},
author = {Namrah Habib and Raymond T. Pierrehumbert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.08202},
year = {2025}
}