用涡度动力学解释木星环极气旋的数量与位置

Juno 任务观测到木星两极均存在被环极气旋环包围的极地气旋。北极有八个环极气旋，南极有五个，两个环极环均位于纬度 ~84° N/S 处。在此，我们通过确立作用于环极气旋上的主要作用力来解释木星环极气旋的位置、稳定性和数量，这些作用力源于气旋背景中的涡度梯度。在子午方向上，背景涡度因行星球体性和极地气旋的存在而变化。在纬向方向上，涡度因环中相邻气旋的存在而变化。我们的分析根据各自极地气旋的尺寸和自旋，成功预测了两极环极气旋的纬度和数量。此外，该分析成功预测木星可以容纳环极气旋，而土星目前则不能。理论与观测之间的匹配表明，巨行星极地地区的涡旋在很大程度上受正压动力学支配，且高纬度其他涡旋的运动也是由与背景涡度的相互作用驱动的。