潮汐锁定系外行星上不同大气环流分量对应的温度结构

对潮汐锁定系外行星时间分辨热发射的观测可揭示其大气温度结构。JWST 与 ARIEL 等望远镜将提升此类测量的质量与可得性。这促使我们深化对决定大气温度结构过程的理解,尤其是大气环流。环流对大气温度的决定十分重要,不仅因其输运热量的能力,也因为任何环流型都需由水平气压对比平衡,从而隐含特定的温度结构。本文中,我们展示如何将潮汐锁定行星上的全球温度场分解为由不同大气环流分量平衡的贡献:超旋转急流、定常罗斯贝波与辐散环流。为此,我们将位势场划分为由辐散环流与旋转环流平衡的分量,后者包含急流与罗斯贝波。划分后的位势场经由静力关系隐含温度的相应划分。我们将这些诊断应用于理想化大气环流模式模拟,展示分离的旋转与辐散环流如何共同构成总三维大气温度结构。我们还展示各分量如何为潮汐锁定行星的热相位曲线贡献独特特征。我们得出结论:该分解是对温度场具有物理意义的分离,可解释其全球结构,并可用于拟合热发射观测。