潮汐锁定系外类地行星上的平流层环流

平流层环流对于解释光化学生成化合物（如我们旨在观测以评估系外行星宜居性的臭氧）的丰度十分重要。因此，我们使用简化的三维大气模型并针对不同的平流层风断裂假设，研究了 TRAPPIST-1b、TRAPPIST-1d、Proxima Centauri~b 和 GJ 667 C~f 的潮汐锁定系外类地行星情景。这些行星代表了轨道周期 $P_{orb}=1-100$~天下的不同环流机制。轨道周期 $P_{orb} \leq$ 25~天的系外行星的环流可由对流层乃至平流层中驻留的热带 Rossby 波主导：它导致强赤道向东风急流和‘反 Brewer-Dobson’环流，将气团限制于平流层赤道区域。因此，光化学生成物种与气溶胶的分布可能限于‘赤道传输带’。相反，像 GJ~667~C~f 这样 $P_{orb}>25$~天的行星在平流层中表现出有效的热驱动环流，使得气团可在昼侧广泛分布。然而，对于 $P_{orb} \leq 25$~天的潮汐锁定系外类地行星，仅通过深层平流层风断裂即可规避驻留热带 Rossby 波的影响——从而实现如同地球上般的赤道到极地传输。对于 $3 \leq P_{orb} \leq 6$~天的行星，在浅层风断裂情况下，温带 Rossby 波作为对抗热带 Rossby 波的额外保障。因此，TRAPPIST-1d 在平流层中比 Proxima~Centauri~b 更不易形成赤道传输带。即便我们的地球模型在平流层风断裂低效时也显示出赤道风急流。