氢富大气中解析的对流

在富氢大气中，若空气包裹含有更高分子质量的可凝结物，则即使其温度高于周围环境，也可能呈负浮力。这应从根本上改变湿润对流的动力学，但此前该低分子质量 regime 主要通过一维理论进行探讨，无法捕捉湿润湍流的复杂性。本文使用三维云解析模型模拟富氢大气中湿润对流的行为，确认了 Guillot (1995) 首次推导出的湿度阈值与气象结构突变之间的吻合。跨越近表面湿度的“Guillot 阈值”会导致干 (亚云层) 边界层坍缩，并被拥有超过干绝热率温度梯度的极湿云层取代。模拟结果表明，降低地表湿度可获得更深的干亚云层，从而使超绝热云层保持在高空。我们的模拟支持富氢大气中接近表面湿度浓度超过 Guillot 阈值时云量系统性增加的可观测趋势。这一现象应适用于 \ce{H2O} 以及其他可能的可凝结物种类。我们还发现一些低分子质量模拟中存在间歇性对流活动及其随之而来的云量变化，这需要进一步通过全球尺度模拟进行探讨。