The Physics of Falling Raindrops in Diverse Planetary Atmospheres
一个雨滴落在云层下面的演化过程是由流体动力学和热力学控制的，从根本上讲，这些动力学和热力学可以转移到现代地球以外的行星大气中。在这里，我们展示了如何在任何行星大气中作为雨滴大小的函数来计算下降雨滴的三个特性--雨滴形状、终极速度和蒸发率。我们证明，这些简单的，相互关联的特性紧密结合在一个给定的大气中的雨滴的可能的大小范围，独立于知之甚少的增长机制。从雨滴下落和蒸发方程出发，证明了雨滴垂直输送潜热和可凝结质量的能力可以用一个新的无量纲数来描述。我们的研究结果的降水效率，对流风暴动力学和降雨率，这是了解行星辐射平衡和（在类地行星的情况下）行星驱动的表面侵蚀感兴趣的属性的影响。
2021-02-18 astro-ph.EP physics.ao-ph
Convection modeling of pure-steam atmospheres
可凝结的物种在塑造行星气候方面至关重要。广泛的行星气候系统涉及了解非稀释可冷凝物质及其对气候动力学的影响。在大尺度动力学效应和一维对流参数化方面已经取得了进展，但在非稀释条件下，三维湿对流仍然没有得到解决，尽管它对温度/湿度廓线和云结构有着深远的影响。我们解决这个问题的纯蒸汽大气中使用三维，高分辨率的数值模拟对流后失控大气中的水水库在表面已被耗尽。我们表明，大气是由两个特征区域，一个上凝聚区为主的重力波和一个低的非凝聚区的特点是对流翻转细胞。凝结区的速度比低层非凝结区的速度小得多，温度的水平变化总体上很小。热光球层中的凝结主要是由辐射冷却驱动的，并且在统计上趋于均匀。由于重力波和对流渗透的触发，一些凝结也发生在更深的地方，靠近凝结区的边界，并表现出随机的斑块。这种定性结构对不同的模型参数不敏感，但定量细节可能会有所不同。我们的研究结果证实了理论上的预期，即接近纯蒸汽极限的大气在冷凝区没有有组织的深对流羽流。Ding & Pierrehumbert（2016）中讨论的广义对流参数化方案适用于处理纯蒸汽极限附近大气的基本结构，但难以捕获3D对流解析模型中出现的重力波及其混合。
2021-11-30 astro-ph.EP physics.ao-ph
Mass Transport in a Moist Planetary Climate Model
行星气候模式（PCM）是为了探索地球以外的行星气候而开发的。因此，所实施的方法需要适用于各种各样的条件。每一个有重要大气层的行星都有可压缩的循环（例如，水循环），它可以在地球的外观和环境中发挥重要作用。我们必须在我们的行星模拟中准确地表示可压缩循环，以建立一个强大的行星气候预测器。OASIS是一种3D PCM，能够自洽地表示驱动行星环境的主要物理过程。在这项工作中，我们改进了质量运输的表示OASIS，这是迈向一个完整的和灵活的实施可压缩循环的第一步。我们实现了一个迎风偏置格式的逐段线性近似与通量限制器来解决质量输运方程。我们首先基准的新方案的2D问题，证实了优越的性能，精度和形状保持质量分布方面的新方法的中央有限体积法。由于新方案的分散性较低，我们不必应用任何非物理扩散来保持模型稳定。OASIS包括总质量和示踪剂中新改进的求解器（例如，云/霾和单个气体化学物质）传输。我们将新的配方与物理方案相结合，并在海洋类地行星和海洋潮汐锁定行星的两个3D模拟上验证新代码。新的OASIS模拟是鲁棒的，没有显示出任何已知的动力学-物理耦合问题。我们表明，这两个模拟捕捉海洋行星大气的主要特征，很容易建立。我们建议将这两个模拟作为探索潮湿行星环境的模型的第一个标准基准测试。
2022-04-01 astro-ph.EP
Thermo-compositional diabatic convection in the atmospheres of brown dwarfs and in Earth's atmosphere and oceans
通过将对流理论推广到任何类型的热和成分源项（非绝热过程），我们表明，地球海洋中的热盐对流，恒星大气中的指状对流和地球大气中的湿对流都来自相同的一般非绝热对流不稳定性。我们还表明，在棕矮星大气中由CO/CH 4跃迁引发的“辐射对流”与辐射转移类似于湿对流和热盐对流。我们推导出一个广义的混合长度理论，包括在一维码的源项的效果。结果表明，与地球大气中的湿对流相似，CO/CH 4辐射对流可以显著降低棕矮星大气中的温度梯度，从而解释了棕矮星光谱的变红现象。通过使用理想化的二维流体动力学模拟在勒杜不稳定制度，我们表明，成分源项确实可以引起温度梯度的降低。L/T转变可以用绝热和非绝热对流传输之间的分歧来解释，并且可以被看作是一个巨大的冷却危机：液体/蒸汽-水对流流动中沸腾危机的模拟。这种机制与其他化学转变可能存在于许多巨大和类地系外行星中。研究不同参数（有效温度、成分变化）对CO/CH 4辐射对流的影响以及与地球湿对流和热盐对流的类比，为利用褐矮星更好地了解我们地球气候中起作用的物理学的某些方面提供了可能性。
2019-02-10 astro-ph.EP
Modelling Non-Condensing Compositional Convection for Applications to Super-Earth and Sub-Neptune Atmospheres
本研究针对超级地球与亚海王星大气场景，通过CM1三维对流解析模拟探究非凝结成分对流规律，开发了可嵌入GCM的干对流调整方案，提升系外行星大气成分对流建模精度。
2023-10-12 astro-ph.EP
A new convection scheme for GCMs of temperate sub-Neptunes
本文提出一种可用于三维GCM的新质量通量对流方案，能刻画非稀薄及富氢背景大气中的对流差异，并在TRAPPIST-1e类地情形和K2-18b迷你海王星情形中得到验证。
2025-02-17 astro-ph.EP
The Runaway Greenhouse: implications for future climate change, geoengineering and planetary atmospheres
最终的气候紧急情况是“失控的温室”：炎热和富含水蒸气的大气层限制了热辐射向太空的排放，导致失控的变暖。只有当地表温度达到1400 K左右并发出近红外线辐射时，变暖才会停止，因为水不是一种好的温室气体。这将蒸发整个海洋并消灭所有行星生命。金星在过去经历了失控的温室效应，我们预计随着太阳光度的增加，地球将在大约20亿年内失控。但是，我们目前改变气候的活动是否会过早地带来这样一场灾难？在这里，我们回顾一下关于失控温室的已知信息来回答这个问题，描述了向外辐射的各种限制以及气候将如何在这些限制之间演变。好消息是，几乎所有的证据都使我们相信，即使在原则上，通过向大气中添加二氧化碳等不可冷凝的温室气体来引发完全失控的温室效应也是不可能的。然而，我们对高温和蒸汽大气的动力学、热力学、辐射传输和云物理学的理解还很薄弱。因此，我们不能完全排除人类行为可能导致过渡的可能性，如果不是完全失控，那么至少是比现在更温暖的气候状态。高气候敏感性可能会提供一个警告。如果我们，或者更有可能是我们遥远的后代，受到失控的温室的威胁，那么反射阳光的地球工程可能是生命的唯一希望。... [2句子削减，以满足arXiv字符限制].失控的温室效应在行星科学和天体生物学中也仍然相关：随着太阳系外行星更小，更接近它们的恒星，一些行星将处于失控的温室效应状态。
2012-01-08 astro-ph.EP physics.ao-ph
3D Modeling of Moist Convective Inhibition in Idealized Sub-Neptune Atmospheres
本研究针对富氢大气中湿对流抑制问题，采用纳入湍流混合、蒸发过程的三维对流解析模拟开展验证，证实亚海王星等富氢大气中可凝结示踪物超临界阈值时会形成稳定对流抑制层。
2025-11-17 astro-ph.EP
Condensation-inhibited convection in hydrogen-rich atmospheres: Stability against double-diffusive processes and thermal profiles for Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune
在大气中，云凝结区的特征是相关凝结物质的丰度有很强的垂直梯度。在地球上，由于N $_2$比水蒸气重，因此只有释放出的潜热才对对流产生显著影响，因此平均分子量的梯度对动力学的影响相对较小。相反，在氢占主导地位的大气中（例如巨行星），所有冷凝物质都比背景气体重得多。如果特定物种的富集超过临界阈值，这可以稳定云层附近的大气层，防止对流。这就提出了两个问题。在这样一个稳定的层中，是什么在传输能量？巨行星的热分布会受到什么影响？为了回答这些问题，我们首先进行了一个线性分析的对流和双扩散不稳定性的可冷凝介质中显示，有效的冷凝可以抑制双扩散对流。这表明，一个稳定的辐射层可以在云凝结水平附近形成，导致深层大气温度的升高。然后，我们研究了最丰富的物种-水--与稳态大气模式的凝结的影响。与标准模型相比，在关键化学示踪剂的淬火深度处，温度升高可达数百度。总的来说，这种效应可能对我们理解巨行星大气的动力学和化学状态，对它们未来的观测（例如朱诺）以及它们的内部演化有许多影响。
2016-10-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
A 3D picture of moist-convection inhibition in hydrogen-rich atmospheres: Implications for K2-18 b
本研究开发了适用于富氢大气的3D云分辨模型，应用于K2-18b，证实了湿对流在可凝结物质阈值丰度以上会停止并形成稳定分层，导致深层大气更热，并指出维持液态海洋所需的高反照率与观测不符。
2024-01-12 astro-ph.EP physics.flu-dyn
Fingering convection and cloudless models for cool brown dwarf atmospheres
这项工作旨在提高目前对褐矮星大气层的理解，特别是具有光谱类型T和Y的冷矮星，其建模是当前的挑战。硅酸盐云和铁云被认为在L/T转换的光球层消失，但无云模型无法正确再现T矮星的光谱，主张增加更多的物理，例如其他类型的云或内能传输机制。我们使用一维（1D）辐射/对流平衡程序ATMO来研究这个问题。该代码包括平衡和非平衡化学，并始终解决PT结构。包括的不透明度源是H2-H2、H2-He、H2O、CO、CO2、CH 4、NH3、K、Na和TiO、VO（如果它们存在于大气中）。我们表明，如果考虑垂直混合和NH3猝灭，Y矮星的光谱可以用无云模型精确再现。与无云模式相比，T型矮星的光谱仍然有些红化，例如J - H型.稍微降低大气中的温度梯度就可以重现这种变红现象。我们建议，这种减少稳定的温度梯度在这些层中，导致较冷的结构，是由于开始的指状对流，引发的不稳定的影响冷凝的非常薄的灰尘。
2015-04-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Mantle Convection, Plate Tectonics, and Volcanism on Hot Exo-Earths
最近发现的靠近轨道的系外行星的地面温度应该在100到1000 K之间。它们很可能是潮汐锁定的，并且同步地围绕着它们的母星旋转，如果没有大气层，它们的昼夜表面的地面温度会相差几百到一千K。我们研究了地球质量行星的高地面温度和强地面温度对比度对（i）地幔对流模式，（ii）构造体制，（iii）部分熔融的速率和分布的影响，使用数值模拟的地幔对流与复合粘性/假塑性流变学。我们的模拟表明，如果一个接近的岩石系外行星缺乏大气层来重新分配热量，一个>~ 400 K的地面温度对比度可以维持一个不对称度1的地幔对流模式，其中行星的表面优先向寒冷的夜晚一侧的俯冲带移动。行星表面具有半球二分法，在夜晚一侧具有板块状构造，而在白天一侧具有持续发展的移动盖，具有弥漫的表面变形和活跃的火山活动。如果火山释气形成大气并重新分配热量，板块构造就会在全球范围内被弥漫性表面变形所取代，火山活动就会加速并在行星表面变得更加均匀地分布。
2011-06-21 astro-ph.EP
Wind shear and the role of eddy vapor transport in driving water convection on Jupiter
本研究利用EPIC GCM模拟木星对流，发现深层风切变和局地动力学控制对流分布，其中化学机制（水汽平流）是驱动对流最强因素。
2025-05-22 astro-ph.EP
The impact of the explicit representation of convection on the climate of a tidally locked planet in global stretched-mesh simulations
本研究采用带拉伸网格的全球3D模型，对类TRAPPIST-1e潮汐锁定行星开展显式对流模拟，发现其气候比参数化对流模拟更冷更干，同时验证了LFRic-Atmosphere模型拉伸网格配置的可行性。
2024-05-21 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.ao-ph
Idealised 3D simulations of diabatically-forced Ledoux convection. Application to the atmosphere of hot rocky exoplanets
我们研究了热成分非绝热过程对对流数值模拟的影响。我们的研究集中在模拟与稳定的温度梯度和不稳定的平均分子量梯度。我们的目标是建立在这样的设置降低温度梯度的可能性。一套三维模拟进行了使用数值流体动力学代码。作为一个简化的测试案例，我们使用了一个热岩石系外行星的次级大气样本区域，在该区域内可能发生CO+O $\leftrightarrow$ CO $_{2}$的化学转变。牛顿冷却和化学源项用于保持负的平均分子量梯度。我们的研究结果表明，这种设置可以降低温度梯度，这一结果不会随着分辨率或时间的推移而收敛。我们还表明，降低的温度梯度的存在是强迫时间尺度的函数。当化学强迫快速时，上述过渡导致温度分布的分叉，这让人想起蒸汽/液体对流沸腾危机中所见的分叉。在这些理想化的设置中，温度梯度降低，存在着类似于岩石系外行星大气光谱中的变红（目前在棕矮星光谱中观察到）的可能性。详细的一维建模是必要的，为了表征平衡的热梯度和成分梯度，时间尺度，以及一个现实的状态方程的影响，以评估如果这里确定的制度将在现实的情况下发展。然而，不能先验地排除这种可能性。这一预测对于地球大气来说是新的，并且代表了在分析岩石系外行星的大气光谱时使用非绝热模型的强烈动机，这些岩石系外行星将用例如詹姆斯·韦伯太空望远镜观测。
2021-06-23 astro-ph.EP
Cloud-convection feedback in brown dwarfs atmosphere
大量的观测证据表明，在棕矮星的大气中存在着活跃的气象现象。观测到了近红外亮度的变化。云在形成这些大气的热结构和光谱特性方面起着重要作用。这种变化的机制仍然不清楚，一维和全球环流模式不能充分研究这一问题，由于分辨率。在这项研究中，对流分辨率模式耦合到灰色带辐射转移，以研究对流大气和云的变化之间的耦合在一个大的温度范围内与数百公里的域。六种类型的云被认为是与微物理，包括解决。用Rosseland平均系数计算，云的辐射是活跃的。辐射云反馈可以驱动温度和云结构的自发大气变化，这是第一次三维建模。硅酸盐云具有最大的热结构的影响，在某些情况下，根据假设的颗粒大小，产生二次对流层。铁和铝云对大气也有很大的影响。热谱计算，我们发现云的最大影响是平滑的光谱特征在光学波长。在色星等图上，与观测到的L矮星和T矮星相比，模拟的大气在大多数情况下都偏红。有云洞存在的模拟更接近观测。
2022-03-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Radiative Rayleigh-Taylor Instability and the structure of clouds in planetary atmospheres
由于可能的可凝结物质范围很大，预计云将在系外行星大气中形成各种条件。然而，这种多样性可能会导致非常不同的小尺度动力学取决于辐射转移在各种热条件下：我们的目标是提供一些见解，这些动态制度。我们进行分析的线性稳定性分析的组成不连续性与热源项，取决于组成。我们还进行了理想化的二维（2D）模拟的不透明度不连续的分层介质与代码ARK。我们使用双流灰色模型的辐射转移和探索的棕矮星和类地球制度。我们揭示了存在的辐射瑞利-泰勒不稳定性（RRTI以下，一个特殊的情况下，非绝热瑞利-泰勒不稳定性）时，不透明度的不连续性存在于分层介质。这种不稳定性在性质上类似于非绝热对流，并且仅依赖于具有辐射转移加热和冷却的浮力。当大气中的温度随着高度而降低时，在较高不透明度介质之上的较低不透明度介质是动态不稳定的，而在较低不透明度介质之上的较高不透明度介质是稳定的。如果温度随高度增加，则这种稳定性/不稳定性行为相反。RRTI的存在可能对大范围行星大气的云量稳定性有重要影响。在我们的太阳系中，它可以帮助解释地球大气中乳房云的形成和金星云层的存在。同样，它表明，稳定和大规模的云层覆盖可能在强辐射的系外行星中无处不在，但在低辐射或孤立的物体中可能更不均匀，如褐矮星和直接成像的系外行星。
2021-06-23 astro-ph.EP
Convective shutdown in the atmospheres of lava worlds
该研究通过一维辐射-对流模型模拟熔岩行星大气，发现对流关闭可维持永久岩浆海，并指出观测可约束地幔氧化状态。
2024-12-16 astro-ph.EP
Unstructured Grid Dynamical Modeling of Planetary Atmospheres using planetMPAS: The Influence of the Rigid Lid, Computational Efficiency, and Examples of Martian and Jovian Application
我们提出了一个新的行星全球环流模式，planetMPAS，最先进的NCAR MPAS大气环流模式的基础上。利用WRF和MPAS的交叉兼容性，planetMPAS包含了大部分用于火星和泰坦等类地行星的planetWRF物理参数化方案。PlanetMPAS还包括一套物理学，代表木星大气的辐射转移，干对流，湿对流及其相关的微观物理学。我们证明，尽管刚性盖近似，planetMPAS是适合模拟火星和木星大气中的气候系统与潜在的应用程序，如土卫六缓慢旋转的行星。使用planetMPAS进行的模拟表明，新模型可以再现火星和木星上观测到的许多特征，例如火星上的季节性CO2循环、极地氩富集、纬向平均温度和定性尘埃不透明度，以及木星上的赤道超旋转和带状纬向风模式。
2022-10-31 astro-ph.EP
Why compositional convection cannot explain substellar objects sharp spectral type transitions
当褐矮星和年轻的巨行星冷却下来时，它们会经历各种化学转变，例如从富含CO的L型矮星到富含甲烷的T型矮星。这些化学跃迁伴随着光谱跃迁，而光谱跃迁的尖锐程度不能仅仅用化学来解释。在一系列文章中，Tremblin等人提出，与这些转变相关的一些尚未解释的特征可以通过光球附近的热梯度的降低来解释。反过来，为了解释这种更等温的分布，他们援引了一种类似于指状对流的不稳定性的存在-成分对流-由上述化学转变引起的气体平均分子量变化引发。在这个简短的说明中，我们使用现有的参数来证明，任何湍流传输，如果存在的话，实际上会增加热梯度。这种误解来自于湍流混合/均匀化熵（位温）而不是温度的事实。因此，在增加输送的同时，初始层结大气中的湍流实际上向下携带能量，无论是由于指进还是任何其他类型的成分对流。因此，这些过程不能通过降低亚恒星物体大气中的热梯度来解释沿着上述跃迁观察到的特征。因此，了解云在这些转变中的微物理和动力学特性可能仍然是我们前进的最佳途径。
2018-01-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust in brown dwarfs and extra-solar planets V. Cloud formation in carbon- and oxygen-rich environment
最近的观测表明，可能有富含碳的系外行星大气。棕矮星和系外行星的光谱拟合方法已经调用了C/O比作为额外的参数，但富碳云的形成模型是一个挑战。确定系外行星的宜居带需要在不同的化学状态下处理云的形成。圆盘模型显示，富碳或接近富碳的生态位可能会出现，冷碳行星可能会追踪行星演化的这些特定阶段。我们扩展了我们的动力学云形成模型，包括碳种子的形成和形成的C[S]，TiC [S]，SiC[S]，KCl[S]，和MgS[S]的气体表面反应。由于碳是非常有效的生长物种，因此在富碳气氛中的晶种形成效率低于在富氧气体中的晶种形成效率。结果是当C/O_0>1时，较少的颗粒将构成云。云粒子的大小将小于富氧大气中的粒子。初始C/O比的增加不会逆转这种趋势，因为在富碳环境中存在更大丰度的可冷凝气体物种。云粒子通常由多种物质混合而成：如果C/O_0>1，则以碳为主;如果C/O_0<1，则以硅酸盐为主。只有在C/O_0=3.0或10.0的极端情况下才能达到80-90%的碳。富含碳的大气层将形成由高度依赖的混合成分，大小和数量的颗粒组成的云。剩余的气相比富氧大气中的少得多。典型的示踪剂分子是HCN和C2 H2，由于碳质云层覆盖而结合了无特征的光滑连续体，除非云层颗粒变成结晶。
2016-12-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Heat-Flux Limited Cloud Activity and Vertical Mixing in Giant Planet Atmospheres with an Application to Uranus and Neptune
本文揭示了巨行星湿对流受热流限制，推导了云密度与涡度扩散率的解析理论，并通过SNAP模拟验证，发现质量负载效应导致超绝热稳定天气层，为巨行星云形成与混合提供新见解。
2023-10-23 astro-ph.EP
3D convection-resolving model of temperate, tidally-locked exoplanets
位于M矮星宜居带的大部分已知的地球大小的系外行星预计将被潮汐锁定。已经进行了许多努力来研究这些行星的气候，特别是使用三维全球气候模型（GCM）。模拟这种极端环境的最大挑战之一是正确表示次网格对流的影响。大多数GCM使用简单的对流调整参数化或复杂的（例如，质量通量方案）地球调谐参数化。改进对流表示的一种方法是使用具有良好空间分辨率的对流解析数值模型（CRM）来研究对流。在这项研究中，我们开发了一个CRM耦合的非流体静力学核心WRF与辐射转移和云/降水模式的LMD通用气候模式，研究对流和云潮汐锁定行星，重点是Proxima b。模拟了一组3个地面温度（对应于三个不同的入射通量）和2个旋转速率，假设地球一样的大气。我们的研究的主要结果是，虽然我们恢复的预测，（低空）云clouddo随着恒星通量的增加而增加，云反馈是弱得多，由于对流的瞬时聚集导致低部分云量。
2021-04-12 astro-ph.EP
Atmospheric dynamics of brown dwarfs and directly imaged giant planets
各种各样的观测为棕矮星和直接成像的巨行星的大气层中的剧烈运动提供了证据。出于这些意见，我们研究的动力制度的流通在大气和内部的这些对象。棕矮星旋转迅速，对于合理的风速，大尺度的气流将以旋转为主。我们提出了3D，全球，对流的数值模拟在内部，这表明，在大尺度上，对流在平行于旋转轴的方向对齐。对流在高纬度地区比低纬度地区更有效地发生，导致系统性的赤道到极点的温差，在对流区顶部附近可能达到~1 K。对流与上覆的稳定分层大气的相互作用将产生丰富的大气波，我们认为，在太阳系的行星平流层中，这些波与平均流的相互作用将导致显着的大气环流在区域到全球尺度。在大尺度上，这应该包括分层湍流（可能组织成相干结构，如涡流和喷流）和伴随的翻转环流。我们提出了这种环流的近似分析理论，它预测了几到~50 K的特征水平温度变化，~10-300 m/sec的水平风速，以及~10^5-10^6 sec的尺度高度上平流空气的垂直速度。这种垂直混合可能有助于解释在一些褐矮星上观察到的化学不平衡。此外，隐含的大规模组织的温度扰动和垂直速度表明，附近的L/T过渡，斑片状云可以形成附近的光球，有助于解释最近的观测棕矮星的变化在近红外。
2013-07-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Developing a vision for exoplanetary transit spectroscopy: a shared window on the analysis of planetary atmospheres and of stellar magnetic structure
我们描述了如何在ELT和JWST时代的系外行星大气的准确表征将不可避免地需要考虑对流和磁场引起的恒星不均匀性。现有的证据表明，在观测到的凌日光谱的恒星和行星的签名的混合物。最后，我们讨论了如何通过多管齐下的方法，包括新的太阳参考光谱，改进的MHD建模，以及所涉及的社区之间的协同合作，从太阳到恒星和系外行星天文学家解开这两个组件。
2019-04-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Convective heat transport in stratified atmospheres at low and high Mach number
我们研究完全可压缩对流的背景下，平面平行，多方分层大气。我们进行了一套二维和三维模拟，其中我们改变初始超绝热性（$ε$）和瑞利数（Ra），而固定的初始密度分层，纵横比，和普朗特数。演化的热输运，量化的努塞尔数（Nu），遵循的标度关系类似于那些在研究充分，不可压缩的瑞利-贝纳德问题。这种缩放在2D和3D中都成立，并且不受$ε$的大小的明显影响。
2017-08-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Electric field variability and classifications of Titan's magnetoplasma environment
土星最大的卫星土卫六的大气层是由光化学、来自土星上游磁层的带电粒子沉淀以及磁层场向外电离层的扩散等过程驱动的。受上游对流电场控制的离子拾取在该大气的损失中起作用。土卫六与土星磁层的相互作用导致了流动诱导磁层的形成。土卫六的上游磁等离子体环境是一个复杂和高度可变的系统，在土星磁层的这一区域，等离子体的准周期调制已经被报道。在本文中，我们定量研究这些准周期调制的对流电场在土卫六的效果。我们表明，电场可以显着扰动远离从旅行者1号观测推断的标称径向方向，并证明上游分类方案必须小心使用时，进行定量研究土卫六的磁层相互作用，特别是假设对流电场的方向。
2011-05-12 astro-ph.EP physics.space-ph
ExoCAM: A 3D Climate Model for Exoplanet Atmospheres
TRAPPIST-1可居住大气相互比较（THAI）项目的启动是为了比较通常用于预测太阳系外行星宜居带理论气候的三维气候模型。作为THAI的一部分进行研究的核心模型之一是ExoCAM，这是国家大气研究中心（NCAR）社区地球系统模型（CESM）1.2.1版的一个独立策划的系外行星分支。ExoCAM已被用于研究围绕各种恒星的太阳系外类地行星的大气。为了配合THAI项目并提供主要参考，我们在这里介绍ExoCAM以及它与CESM标准配置的独特之处。此外，我们还进行了一系列的相关湿物理调谐参数的模型内的敏感性测试，同时使用泰国协议作为我们的出发点。对用于系外行星建模的3D气候模型的一个常见批评是，云和对流例程通常包含针对现代地球调整的自由参数，因此可能是评估系外行星气候的不确定性来源。在这里，我们探讨敏感性众多的配置和参数选择，包括最近更新的辐射计划，不同的云和对流物理包，不同的云和降水调整参数，和不同的海冰覆盖。我们的辐射方案的改进和云粒子大小的修改对全球平均温度的影响最大，变化高达~10 K，突出了准确的辐射转移的要求和云微物理模拟系外行星气候的重要性。然而，对于绝大多数敏感性测试，气候差异很小。对于所研究的所有案例，模型内差异不会使关于气候状态和可居住性的一般结论产生偏差。
2022-01-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
