同步旋转的温和类地系外行星的近红外驱动湿润高层大气

H$_2$O 是表征温和类地行星大气的关键分子，预计透射光谱的观测将在不久的将来在探测其信号方面发挥主要作用。透射光谱中 H$_2$O 吸收特征的检测能力取决于大气上部水蒸气的丰度。我们使用一般环流模型（GCM）ROCKE-3D 研究了同步旋转的地球大小水行星大气中 H$_2$O 的三维分布，并考察了总入射通量和恒星光谱类型的影响。我们观察到，水蒸气混合比随入射通量增加而增加的幅度比一维模型所建议的更为平缓，这与先前应用于同步旋转行星的 GCM 中观测到的恒星点周围云的气候稳定效应在定性上是一致的。然而，当表面温度仍然适中时，高层大气中的水蒸气混合比就开始增加。这可以通过高层大气中的环流由水蒸气和云颗粒吸收引起的辐射加热驱动来解释，从而导致水蒸气的高效垂直输送。一致地，发现水蒸气混合比与入射通量的近红外部分密切相关。我们还基于 GCM 输出模拟了透射光谱，并表明对于受辐射更强的行星，H$_2$O 信号可能会增强几倍，从而放宽了对 H$_2$O 探测的观测要求。