基于斜压临界性的类地系外行星大气标度关系

类地行星的大尺度湍流大气环流调节其赤道到极地的热量输送。对于快速自转的类地行星，中纬度的斜压不稳定性导致湍流涡旋将热量向极地输送。本工作中，我们推导了类地系外行星大气赤道到极地温度对比与整体 lapse rate（直减率）的标度理论。该理论建立在 Jansen & Ferrari（2013）的工作之上，并通过斜压涡旋热通量与辐射加热/冷却之间的平衡，确定大气对斜压不稳定性的不稳定程度（斜压“临界性”）。我们将标度理论与通用环流模型（GCM）模拟比较，发现理论对赤道到极地温度对比与整体直减率的预测，在随自转速率与表面压强变化的 GCM 实验中，于斜压不稳定 regime（区域）内广泛一致。我们的理论结果表明，斜压不稳定性是类地系外行星大气热输送的强控制因素，且我们的标度可用于估算类地系外行星的赤道到极地温度对比与整体直减率。这些标度可由未来空间望远镜对类地系外行星的光谱反演与全相位光变曲线检验。