THOR+HELIOS 大气环流模型：具有云/霾精确散射的多波长辐射传输
地球与行星天体物理
2022-03-30 v2 天体物理仪器与方法
摘要
大气环流模型（GCMs）为解释潮汐锁定系外行星大气的多波长、多相位数据提供了背景。在当前研究中，非静力 THOR GCM 首次与 HELIOS 辐射传输求解器耦合，并辅以平衡化学求解器（FastChem）、不透明度计算器（HELIOS-K）和 Mie 散射代码（LX-MIE）。为了精确处理中等至大尺寸气溶胶/凝析物对辐射的散射，首次在 GCM 中实现了改进的双流辐射传输。多重散射采用双流通量解的 Thomas 算法公式实现，与过去 HELIOS 版本中使用的迭代方法相比，计算时间减少了约 2 个数量级。作为案例研究，我们给出了热木星 WASP-43b 的四个 GCM，比较了使用常规与改进双流辐射传输以及等温与非等温层的运行的温度、速度、熵和流函数，以及合成光谱和相位曲线。虽然全球气候在定性上稳健，但合成光谱和相位曲线对这些细节敏感。一个 THOR+HELIOS WASP-43b GCM（球面上水平分辨率约 4 度，40 个径向点）配合多波长辐射传输（30 个 k-table 箱），运行 3000 个地球日（864,000 时间步）根据 GPU 类型不同需约 19-26 天完成。
引用
@article{arxiv.2203.02293,
title = {The THOR+HELIOS general circulation model: multi-wavelength radiative transfer with accurate scattering by clouds/hazes},
author = {Russell Deitrick and Kevin Heng and Urs Schroffenegger and Daniel Kitzman and Simon L. Grimm and Matej Malik and João M. Mendonça and Brett M. Morris},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.02293},
year = {2022}
}
备注
31 pages, 24 figures, accepted for publication at MNRAS