天王星与海王星的季节性平流层光化学
地球与行星天体物理
2018-03-29 v1
摘要
本文使用时变一维光化学模型，研究了天王星与海王星上平流层碳氢化合物随高度、纬度和季节的分布。海王星的结果表明，在缺乏平流层环流或其他经向输运过程的情况下，碳氢化合物丰度在上平流层表现出强烈的季节性和经向变化，但由于动力学和化学时间尺度的增加，这些变化随深度增加而逐渐衰减。在高空，碳氢化合物混合比通常在太阳辐射最大的地方最大，导致夏至秋半球与冬至春半球之间出现强烈的半球二分性。在毫巴压力及更深位置，较慢的化学与扩散过程导致纬度变化变得更加关于赤道对称。在天王星上，停滞且混合不良的平流层将甲烷及其光化学产物限制在更高压力处，该处的化学与扩散时间尺度依然很大。因此，尽管该行星倾角极大，预测其碳氢化合物的季节性变化更为平缓。辐射传输模拟表明，两颗行星上碳氢化合物的纬度变化有望通过未来的 JWST 中红外光谱成像观测到。我们对海王星的季节性模型预测与从空间分辨的地面观测中反演得到的 C2H2 和 C2H6 丰度吻合良好（目前天王星尚无此类观测），这表明未包含在这些模型中的平流层环流对海王星大尺度经向碳氢化合物分布的影响可能很小，这与木星和土星上的情况不同。
引用
@article{arxiv.1803.10338,
title = {Seasonal stratospheric photochemistry on Uranus and Neptune},
author = {Julianne I. Moses and Leigh N. Fletcher and Thomas K. Greathouse and Glenn S. Orton and Vincent Hue},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.10338},
year = {2018}
}