Jupiter's equatorial quasi-quadrennial oscillation forced by internal thermal forcing
本文通过在木星三维大气环流模式中注入小尺度热扰动，成功模拟了赤道准四年振荡（QQO），揭示纬向波数为10的波模起主导作用，并发现赤道外急流向赤道迁移会增强深层赤道急流、延长QQO周期。
2023-09-25 astro-ph.EP
Atmospheric Circulation of Brown Dwarfs and Jupiter and Saturn-like Planets: Zonal Jets, Long-term Variability, and QBO-type Oscillations
棕矮星和直接成像的巨行星显示了活跃的大气环流的重要证据，这导致了云结构中的大规模斑块，随着时间的推移显着演变，如红外线曲线和多普勒地图所证明的那样。这些观测结果提出了关于环流的基本性质，其时间变化以及与木星和土星环流的整体关系的关键问题。木星和土星本身在云层中也有许多强劲的纬向（东西向）喷流;此外，这两颗行星都有长期的平流层振荡，包括纬向风和温度的扰动，这些扰动会在约4年（木星）和约15年（土星）的时间尺度上向下传播。这些振荡被称为木星的准四年振荡（QQO）和土星的半年振荡（SAO），被认为类似于地球上的准两年振荡（QBO），这是由对流层赤道波向上传播驱动的。为了研究这些问题，我们在这里提出了全球性的，三维的，高分辨率的数值模拟流在分层的大气-覆盖对流内部-褐矮星和类星体行星。内部对流的影响参数化诱导小尺度，随机变化的扰动的辐射对流边界的基础上的模型。在模拟中，对流扰动产生大气波和湍流，与旋转相互作用，产生大量的纬向喷流。此外，赤道平流层呈现出堆叠的东向和西向喷流，随着时间的推移向下迁移，正是发生在地球的QBO，木星的QQO，土星的SAO。这是第一次在巨行星的3D数值模拟中展示类似QBO的现象。
2019-08-02 astro-ph.EP
The Impact of Circumplantary Jets on Transit Spectra and Timing Offsets for Hot-Jupiters
我们目前的理论依赖于波长的过境光变曲线的巨行星HD209458 b的基础上的一些国家的最先进的三维辐射流体动力学模型。通过改变模型中的运动粘度，我们计算出与超旋转绕行星射流的出现相关的可观察到的签名，该射流随着粘度的降低而增强。我们获得了极好的协议，我们的中途过境过境光谱和现有的数据从哈勃和斯皮策，找到最适合的中间值的粘度。我们进一步利用东半球和西半球之间的动态驱动的差异提取的光谱信号所赋予的环行喷流。我们预测：（i）随着射流变得更强，渡越深度应当减小;（ii）测量的渡越时间应当在具有更高不透明度的波长处显示高达6秒的定时偏移，其随着射流强度而增加;（iii）入口光谱和出口光谱之间的波长依赖性差异随着射流强度而增加;（iv）对于更强的射流，颜色依赖性渡越形状应当随着波长而更强烈地变化。这些技术和趋势应该也适用于其他热门行业。凌日时间偏移的观测可以通过当前的仪器进行，尽管其他预测可能需要JWST和其他未来任务的能力。利用流体动力学模型求解三维纳维-斯托克斯方程以及解耦的热能和辐射能方程和波长相关的恒星加热。
2011-10-19 astro-ph.EP
Dynamo Action in the Steeply Decaying Conductivity Region of Jupiter-like Dynamo Models
朱诺号任务正在提供木星磁场的壮观数据，而重力测量最终允许限制在云层水平观察到的风的深度。然而，纬向风在多大程度上有助于地球的发电机行动仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们探讨了数值发电机模拟，包括一个类似电晶体的电导率分布，并成功地模拟了行星的大规模领域。我们专注于分析急剧衰减电导率区域（SDCR）中的发电机作用，其中金属氢区域中的高电导率下降到由行星最外层的电离效应引起的低得多的值。我们的模拟结果表明，发电机行动的SDCR强烈统治的扩散效应，因此准平稳。局部感应磁场以水平环向磁场为主，而局部感应电流主要沿纬向流动。简单的动力学可以被利用来产生对SDCR中的感应场和电流的令人惊讶的高质量估计。这些可能被用来预测木星SDCR以及其他行星上纬向风的发电机作用。
2018-08-16 astro-ph.EP
Jupiter will become a hot Jupiter: Consequences of Post-Main-Sequence Stellar Evolution on Gas Giant Planets
当太阳上升到红巨星分支（RGB）时，它的光度会增加，所有的行星都会受到比现在大得多的照射。特别是木星，可能最终比热的海王星GJ 436 b受到更高的辐射，因此，可以适当地称为“热木星”。“当它们的恒星经历RGB或渐近巨星分支（AGB）阶段时，许多目前已知的位于几个AU轨道上的木星质量行星将接受与热木星相当的辐射水平，这将短暂地将它们的大气温度升高到~1000 K或更高。此外，后主序星周围的大质量行星可能会从增强的恒星风中吸积不可忽略的物质，从而显著改变其大气化学，并在恒星质量损失最严重的时期引起显著的吸积光度。未来几代的红外线观测站也许能够探测这种热行星大气的热和化学结构。最后，我们认为，不像他们的主序星类似物（其纬向风被认为是组织在只有几个广泛的，行星尺度的射流），红巨星热彗星应该有多个，窄射流的纬向风和有效的昼夜再分配。
2012-07-11 astro-ph.EP
The deep atmosphere of Jupiter
Leiden University（莱顿大学）；SRON Netherlands Institute for Space Research（荷兰空间研究所）
研究木星深层大气，讨论近期进展，明确急流驱动和消散机制的关键不确定性，提出未来研究方向。
2026-07-08 astro-ph.EP
Dynamical constraints on the vertical structure of Jupiter's polar cyclones
本研究基于2D准地转模型，利用beta-drift机制约束木星极地气旋的变形半径与垂直结构，为解释Juno微波测量及理解极地气旋的形成演化奠定基础。
2025-11-02 astro-ph.EP
Superrotation and Jet Migration in Simulations of Giant Planet Atmospheres
Department of Applied Mathematics, Baskin School of Engineering, University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校巴スキン工程学院应用数学系）；U.S. National Science Foundation Astronomy and Astrophysics Postdoctoral Fellow（美国国家科学基金会天文学与天体物理学博士后研究员）；Department of Mathematics and Statistics, University of Exeter（埃克塞特大学数学与统计系）；Department of Physics and Astronomy, University of Exeter（埃克塞特大学物理与天文系）
通过三维球壳弹性对流模拟，研究木星对流层和天气层中平均纬向流的驱动机制，发现位涡均质化产生高纬度急流，而Busse柱角动量输运驱动赤道超旋转，且天气层显著改变热风平衡导致急流极向迁移。
2026-10-27 astro-ph.EP
Influence of penetration depth on jets on giant planets: equatorial jet direction, jet numbers, and jet energy fraction
The University of Chicago（芝加哥大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Exeter（埃克塞特大学）
本文通过二维准地转模型研究穿透深度如何影响喷流结构，发现穿透深度决定赤道喷流方向及能量分配，揭示了巨行星喷流差异的机制。
2026-04-17 astro-ph.EP
First direct measurement of auroral and equatorial jets in the stratosphere of Jupiter
上下文木星的对流层风型由交替的顺时针和逆行的纬向喷流组成，典型的速度可达100米/秒。在更高的高度，在电离层中，发现了强烈的极光喷流，速度为1-2公里/秒。在地球的平流层中没有这样的直接测量。目的。在本文中，我们通过直接测量木星平流层的风速来弥补这些测量之间的高度差距。方法.我们使用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列的非常高的光谱和角分辨率成像的木星平流层反演风速作为纬度的函数，通过拟合多普勒频移引起的风的谱线。结果我们第一次探测到位于1毫巴的赤道纬向喷流，即木星准四年振荡发生的高度以上。最值得注意的是，我们发现300-400米/秒的非纬向风在0.1毫巴以上的极地地区下面的主要极光椭圆形。它们是反向旋转的，位于电离层极光风下方数百公里处。我们怀疑它们是电离层极光风的下尾。结论.我们首次直接探测到木星平流层的强风。它们在低至中纬度是纬向的，而在极地纬度是非纬向的。在极纬发现的风系统可能有助于提高化学络合的效率，限制在一个大的高能电子沉淀的区域的光化学产品。
2021-03-22 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.space-ph
Reconciling Jupiter's Vertical Motions with the Observed Cloud Structure in the Upper Troposphere
针对木星对流层垂直运动的理论推断与云带观测结果的矛盾，研究提出用含涡动斯托克斯漂移的变换欧拉平均环流解释，结合位涡与混合长度分析及模型模拟，验证了亮带上升、暗带下降的结论，并可推测深层结构。
2025-09-02 astro-ph.EP
Jupiter's unearthly jets: a new turbulent model exhibiting statistical steadiness without large-scale dissipation
关于木星的一个长期存在的谜团是它的天气层喷流的直线和稳定性，这与地球上强烈的喷流的特征不稳定和长波长的蜿蜒很不一样。这个问题分两步解决。第一个是认真对待经典的道林-英格索尔（DI）1-1/2层的情况下，其支持的观测证据，指向深，大规模的，带状对称的纬向急流在下面的干对流层。第二个是提高模型的现实主义随机强迫代表木星的湿对流的影响，尽可能在1-1/2层的动态。真正的湿对流应该是最强的地带，那里的界面深流是最高和最冷的，并应产生气旋以及反气旋与反气旋系统更强。新的模型强迫反映了这些见解。此外，它在大尺度上准摩擦地作用，产生统计稳定的湍流天气层状态，而不需要任何显式的大尺度耗散，并且由于深急流的影响，天气层急流近似为直的，尽管存在非单调的势-涡度梯度，但仍允许剪切稳定性当罗斯比变形长度尺度不太大时。中等强度的强迫产生混乱的涡旋动力学和现实的带区对比模型的对流活动，通过涡诱导的锐化和加强的天气层射流相对于深射流，倾斜它们之间的界面。弱的强迫作用，其中唯一的喷流锐化机制是涡旋的被动（开尔文）剪切（如在“CE 2”或“SSST”理论中），产生不切实际的带区对比。
2015-09-24 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Implications of a Stable Layer on the Vertical Structure of Jet Streams on Jupiter
Leiden University（莱顿大学）；SRON - Netherlands Institute of Space Research（荷兰空间研究所）；University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
研究木星急流垂直结构，构建含稳定层的温度 - 压力剖面推导密度剖面，计算引力谐波与观测比较，通过改变风衰减特征评估稳定层影响，发现其改变背景密度、拓宽风解范围，强调稳定层对模拟木星的关键作用及结构简并性。
2026-07-08 astro-ph.EP
Comparison of the deep atmospheric dynamics of Jupiter and Saturn in light of the Juno and Cassini gravity measurements
木星和土星上观测到的东西向气流的性质和结构一直是行星科学中持续时间最长的谜团之一。最近，由于朱诺号木星任务和卡西尼号土星任务的大结局提供了精确的重力测量结果，这个谜团已经被揭开。这两个实验碰巧发生在同一时间，允许确定两颗行星上纬向流的垂直和纬向剖面。本文根据这两个实验的新数据对气体巨星上的纬向喷流问题进行了评述。重力测量不仅可以限制喷流的深度，得出的结论是，喷流分别在木星和土星上观测到的云层下方延伸约3000和9000公里，而且还可以深入了解控制这些纬向流的机制。具体来说，对于这两颗行星，这个深度对应于电导率在1 S/m数量级内的深度，这意味着磁场可能在阻尼纬向流中起着关键作用。
2019-08-26 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Results from a set of three-dimensional numerical experiments of a hot Jupiter atmosphere
我们提出了一个热木星大气层的模拟，名义上是基于HD 209458b，旨在探索深层大气的演变，以及纬向流或射流的加速。我们发现超旋转赤道急流的发生对各种参数的变化是鲁棒的，并且在很长的时间尺度上，即使在没有强烈的内部或底部边界阻力的情况下。这种喷流只在一个模拟中减少，在那里我们强烈地迫使深大气层赤道到极点的温度梯度在很长的时间尺度。最后，虽然我们大气中的涡流动量通量与潮汐锁定行星上加速喷流的机制相似，但情况似乎更复杂。我们提出了一个射流驱动的涡动量输运和平均流的组合的初步证据。
2017-04-03 astro-ph.EP
Mapping of Jupiter's tropospheric NH$_3$ abundance using ground-based IRTF/TEXES observations at 5 $μ$m
我们报告的观测活动，以支持朱诺号任务的结果。2016年初，使用TEXES利用安装在NASA红外望远镜设备上的德克萨斯Echelon交叉色散Echelle摄谱仪，我们获得了1930- 1943 cm $^{-1}$光谱范围内的木星数据立方体（大约5 $μ$ m），探测1- 4巴区域的大气，光谱分辨率为$\approx$ 0.15 cm $^{-1}$，角分辨率为$\approx$ 1.4”。该数据集进行了分析的代码，结合了线的辐射传输模型与非线性最佳估计反演方法。反演反演了NH $_3$的垂直丰度剖面-这是这些波长的主要贡献者-在$\approx$ 1- 3 bar处具有最大灵敏度，以及云透射率。这种检索是在我们的数据立方体中超过1000个像素上进行的，产生了磁盘的地图，其中所有主要的带都是可见的。我们提出了我们检索的NH $_3$丰度图，其可以与Juno的MWR观察到的分布进行比较（Bolton等人，2017年; Li等人，2017年）在2巴区域，并讨论其意义的理解木星的大气动力学。我们能够显示重要的纬度变化-例如在北赤道带（NEB），在那里观察到NH $_3$丰度下降到60 ppmv在2巴-以及纵向变化。在这些区域中，我们发现NH $_3$丰度随深度增加，从1巴时的100 $\pm$ 15 ppmv增加到3巴时的500 $\pm$ 30 ppmv。我们还显示了云透射率-NH $_…
2018-06-05 astro-ph.EP
Equatorial anti-rotating day side wind flow in WASP-43b elicited by deep wind jets?
我们提出了WASP-43 b气候模拟与深风急流（下至700巴），与逆行（西）流在赤道日侧$p<0.1$巴。逆行流抑制了有效的向东热传输，自然解释了斯皮策观测到的WASP-43 b的小热点偏移和大昼夜侧梯度（$P_{\text{orb}}=P_{\text{rot}}=0.8135$ ~天）。我们发现，深风喷流主要与非常快的旋转（$P_{\text{rot}}=P_{\text{orb}}\leq 1.5$ ~天），对应于莱茵长度小于$2$行星半径。我们还诊断波活动，可能会引起偏离超旋转。此外，我们表明，我们可以实现完全稳定的状态，在我们的气候模拟中，通过施加一个深强迫制度的$p>10$ ~bar：收敛时间尺度$τ_{\text{conv}}=10^6-10^8$ ~s到一个共同的时间尺度，以及在深度的线性阻力（$p\geq 200$ ~bar），它模仿一阶磁阻力。用HD~ 209458 b（$P_{\text{orb}}=P_{\text{rot}}=3.5$ ~天）的气候模拟对低边界稳定性和深部强迫假设进行了检验。HD~ 209458 b的模拟总是显示出浅的风喷流（从未超过100巴）和未扰动的超旋转。如果我们施加一个快速旋转（$P_{\text{orb}}=P_{\text{rot}}=0.8135$ ~天），同样HD~ 209458 b模拟显示赤道逆行流在白天一侧。我们的结论是…
2020-06-22 astro-ph.EP
The Origin of Jupiter's Great Red Spot
本研究通过历史观测分析与数值模拟，排除了木星永久斑点与当代大红斑的对应关系，否定了大红斑由涡旋合并或超级风暴形成的假说，提出其源于南北反向纬向喷流的流动扰动，且旋转速度随尺寸收缩逐渐提升。
2024-06-19 astro-ph.EP
Dynamically coupled kinetic chemistry in brown dwarf atmospheres -- II. Cloud and chemistry connections in directly imaged sub-Jupiter exoplanets
本研究利用三维Exo-FMS通用环流模型耦合动力学化学、云形成和光谱辐射传输方案，模拟直接成像亚木星系外行星，揭示了云和化学对大气温度结构的复杂反馈，并生成时间相关光谱以研究大气变化性。
2024-02-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Optical observations and dust modelling of comet 156P/Russell-LINEAR
156 P/Russell-LINEAR彗星是一颗短周期的木星族彗星，轨道周期为6.44年。这里介绍了光谱、光度、偏振观测和尘埃模型研究的结果。从光谱研究中，在我们观测的两个时期都可以观察到来自$CN (Δν= 0)$、$C_3 (λ4050$（）、$C_2 (Δν= +1)$和$C_2 (Δν= 0)$的强发射。Q（$C_2$）/Q（CN）比值将彗星归类为典型彗星。成像数据显示了喷流的存在。从彗星的尘埃排放被观察到有一个非稳态流出，由于这些强喷流的存在，在以后的时代消退，导致稳态流出。在两个不同相位角的偏振研究显示，偏振程度与木星家族彗星在类似相位角的偏振程度相当。在彗差中观察到偏振值的局部变化。粉尘建模研究表明存在大量硅酸盐/低吸收材料，并表明彗发主要由大量低孔隙度的大尺寸颗粒（幂律粒度分布指数= 2.4）所控制。观测到的活动和尘埃特性与另一颗木星家族彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko相似。
2022-04-20 astro-ph.EP
Atmospheric Dynamics of Asymmetrically Magnetized Hot Jupiter
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University（中山大学物理与天文学院）；CSST Science Center for the Guangdong-Hong Kong-Macau Greater Bay Area（粤港澳大湾区子午线工程科学中心）；State Key Laboratory of Lunar and Planetary Sciences, Macau University of Science and Technology（澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室）；International Centre of Supernovae, Yunnan Key Laboratory（云南省超新星国际研究中心）
基于浅水磁流体动力学模型，研究非对称磁场对热木星大气环流的影响，发现磁场强度与半球不对称性导致热点偏移和温度对比。
2026-06-11 astro-ph.EP
Mapping the zonal winds of Jupiter's stratospheric equatorial oscillation
自20世纪50年代以来，人们一直在研究地球赤道平流层的准周期振荡。太阳系的其他行星也存在（或预计会存在）这样的振荡，如木星赤道振荡（JEO）和土星半年振荡（SSAO）。在木星的平流层中，其相对温度结构围绕赤道的赤道振荡具有4.4年的准周期。木星赤道区的平流层风场从未被直接观测到。在本文中，我们的目标是映射在木星的赤道平流层的绝对风速，以量化垂直和水平风和温度切变。假设地转平衡，我们使用Gemini/TEXES在0.1和30 mbar之间几乎同时进行的平流层温度测量以及从ALMA观测中获得的1 mbar直接纬向风测量来应用热成风平衡，所有这些都是在2017年3月14日至22日之间进行的。因此，我们能够计算自洽的纬向风场在木星的平流层的JEO发生。首次获得了木星赤道附近平流层纬向风速随纬度和气压的变化图。风是垂直分层的，有连续的东向和西向急流。我们发现在赤道4毫巴时有一个200米/秒的向西急流，其典型的纵向变化约为50米/秒。通过将我们的风计算扩展到对流层上部，我们发现风结构定性地接近使用云跟踪技术观察到的风。几乎同时的温度和风测量，无论是在平流层，是一个强大的工具，为未来的调查的JEO（和其他行星赤道振荡）及其时间演变。
2021-07-16 astro-ph.EP
Strong resemblance between surface and deep zonal winds inside Jupiter revealed by high-degree gravity moments
本研究利用Juno至球谐阶数40的重力场数据，无先验纬度廓线地重建木星深层纬向风，发现赤道±35°内其形态与表面风高度相似，并支持表面急流延伸至远深于水云层。
2023-11-20 astro-ph.EP physics.flu-dyn
Investigating Barotropic Zonal Flow in Jupiter's Deep Atmosphere using Juno Gravitational Data
高精度的朱诺引力测量使我们能够推断木星深层大气层纬向流的结构。由于这个推论是非唯一的，因此探索可能解的空间是很重要的。在本文中，我们考虑一个模型，其中木星的深层大气纬向流是正压的，或者沿着旋转轴的方向不变，直到它被某些动力学过程（例如，雷诺应力、洛伦兹力或粘性力）。我们计算的密度扰动产生的$z$不变的一部分，使用热风方程和比较相关的奇纬向引力谐波（$J_{3}$，$J_{5}$，$J_{7}$，$J_{9}$）朱诺导出的值。朱诺号观测到的大部分反对称引力信号可以通过将观测到的风从$20.9^{\circ}\rm{S}-26.4^{\circ}\rm{N}$延伸到$\sim 1000$ km的深度来解释。由于中/高纬度纬向气流的小尺度特征可能不会持续到深度，我们允许该地区的纬向气流与观测到的地面风不同。我们发现，朱诺奇数纬向引力谐波可以完全解释$\sim 1000$公里深正压纬向流，包括观测到的风之间的$20.9^{\circ}\rm{S}-26.4^{\circ}$ N和一些广泛的中/高纬度急流。
2021-11-01 astro-ph.EP
A Possible Mechanism to Explain the Prograde Equatorial Jet of a Jupiter-like Gaseous Giant
Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Science（中国科学院上海天文台）
本文提出一种机制，通过氢气包层中的恒定层中产生的典型的水磁波解释气态巨行星大气云顶喷流的形成，影响赤道热结构，促进向东喷流的形成。
2026-03-29 astro-ph.EP
New constraint on Europa's ice shell: magnetic signature from the ocean
本研究探讨了木星时变磁场在Europa海洋中感应的纬向射流对热通量和对流动力学的影响，预测了冰层厚度变化，并为JUICE和Europa Clipper任务提供约束海洋属性的理论依据。
2025-09-13 astro-ph.EP
A new convective parameterization applied to Jupiter: implications for water abundance near the $24^\circ$ N region
木星的大气层有各种各样的云，这些云是由化学和大气动力学的相互作用形成的，从深红色的大红斑到高海拔的白色氨云（木星大气层中的明亮带）。在这些高层云层之下，会发生水凝结，并在大量潜热释放的驱动下偶尔导致高耸的对流风暴的形成。这些风暴导致云和大气动力结构在它们形成的纬度上的广泛破坏，使得对这些事件的研究对于理解深度动力学以及水在木星大气中的作用至关重要。在这项工作中，我们使用显式行星混合等熵坐标（EPIC）大气环流模式（GCM）研究木星大气，重点是湿对流风暴的形成从水凝结。我们提出了一个亚网格尺度的湿对流模块来模拟对流水云的形成。我们集中在$24^\circ$ N纬度，高速急流的位置，对流上升已观察到每4-5年。我们发现，潜在的对流，大气的垂直质量和能量通量与水的量密切相关，我们确定的上限的水的量在该地区周围的射流太阳[O/H]比的两倍。
2022-02-28 astro-ph.EP
Observations of the temporal evolution of Saturn's stratosphere following the Great Storm of 2010-2011. II. Latitudinal distribution of CO and stratospheric winds
Univ. Bordeaux（波尔多大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Observatoire de Paris（巴黎天文台）；Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；Institut Origines, LAM（起源研究所，LAM）；Université de Reims Champagne-Ardenne（兰斯香槟-阿登大学）；Royal Belgian Institute for Space Aeronomy（比利时皇家空间气动力学研究所）；University of Namur (UNamur)（纳慕尔大学）；Center for Astrophysics — Harvard & Smithsonian（哈佛与史密森尼天体物理中心）；Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM)（毫米射电天文研究所）；School of Physics and Astronomy, University of Leicester（莱斯特大学物理与天文学学院）；Ecole Normale Supérieure（巴黎高等师范学院）
研究2010-2011年土星大风暴对平流层CO分布和风场的影响，发现风暴未显著改变CO丰度，但导致环流特征的变化。
2026-01-28 astro-ph.EP
Jets and Superrotation in Deep and Shallow Planetary Atmospheres
University of Exeter（埃克塞特大学）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；ETH, Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本文探讨了深层与浅层行星大气中急流和超旋转的形成机制，包括对流、β效应、位涡均质化、波-平均流相互作用和系外行星的潮汐锁定。
2026-05-30 astro-ph.EP
The range of Jupiter's flow structures fitting the Juno asymmetric gravity measurements
朱诺号航天器测量的不对称重力场使人们能够估计木星纬向喷流的深度，表明风在云层之下延伸约$3000$公里。这一估计是基于对所有测得的奇重力谐波$J_{3}$、$J_{5}$、$J_{7}$和$J_{9}$的组合进行的分析，但尚未研究风廓线对它们中每一个的依赖性。此外，这些计算假设云级风的纬向廓线延伸到深度。然而，朱诺号的微波测量结果表明，与云层相比，在深度处发现了一个更平滑的最低点亮度温度分布，内部射流分布可能与云层不同。在这里，我们详细分析可能的纬向和垂直结构的木星的深急流。我们发现，每个奇数重力谐波约束在不同的深度的流量，与$J_{3}$是最主要的深度低于$3000$公里，$J_{5}$是最具限制性的整体，和$J_{9}$不约束的流量在所有，如果其他奇数谐波的测量范围内。从扰动云级风构造的内部流动剖面允许更广泛的垂直风剖面范围，但当剖面与云级有很大差异时，匹配重力数据的能力显着降低。总的来说，我们发现，虽然内部风廓线不像云的水平是可能的，他们在统计上是不可能的。然而，稍微平滑的剖面，类似于朱诺号的微波辐射计在深度的温度剖面，仍然与重力测量兼容。
2020-06-18 astro-ph.EP
Zonal flow scaling in rapidly-rotating compressible convection
木星和土星的表面风主要是纬向风。每颗行星都表现出强烈的赤道气流，两侧是高纬度的多个交替的纬向风。这些流动的渗透深度长期以来一直存在争议，仍然是一个未解决的问题。以前的旋转对流模型获得了多个高纬度带状喷流，与巨行星上的喷流相当，假设不可压缩（Boussinesq）流体，这对气体巨行星来说是不现实的。后来的可压缩旋转对流模型只得到了很少的高纬度急流，这些急流不适合于标度分析。在这里，我们提出了3-D数值模拟的可压缩对流在快速旋转球壳。为了探索高纬度纬向喷流的形成和缩放，我们考虑具有强径向密度变化和Ekman数范围的模型，同时保持土星的纬向流Rossby数特征。所有的模拟结果都显示出切向圆柱体外有一个很强的近赤道喷流。在低埃克曼数时，切向圆柱体内的每个半球中形成几个交替的射流。为了分析我们的数值模型和木星和土星的射流缩放，我们扩展莱茵缩放的基础上的地形$β$参数，这是以前适用于不可压缩流体的球壳，可压缩流体。喷流宽度预测的修改后的莱茵河长度被认为是在相对较好的协议与我们的数值模式的结果和云跟踪观测木星和土星。
2014-03-26 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Effect of magnetospheric conditions on the morphology of Jupiter's UV main auroral emission, as observed by Juno-UVS
本研究利用Juno-UVS观测数据，通过新弧形探测技术分析木星紫外主极光发射（ME）形态随磁层状态的变化，发现ME尺寸变化与电流片磁场和磁层压缩相关，且其亮度分布与场向电流理论预期不符。
2024-04-08 astro-ph.EP physics.space-ph
The compressional beta effect: a source of zonal winds in planets?
像木星和土星这样的巨大行星在其表面上具有强烈的纬向风模式。虽然在过去的几十年里，已经提出了几种不同的机制来驱动这些喷流，但纬向风的起源仍然不清楚。在这里，我们探讨了行星旋转与对流流体的压缩和膨胀的相互作用可以通过压缩莱茵型机制驱动多个深纬向喷流的可能性，正如Ingersoll和Pollard（1982）最初提出的那样。在一定的限制，这种深层机制被证明是数学上类似于经典的莱茵河机制可能在云的水平。预计射流将出现在压缩莱茵长度$l_R = (2 Ω\langle H_ρ^{-1} \rangle v_{jet}^{-1} )^{-1/2}$上，其中$Ω$是角速度，$\langle H_ρ^{-1} \rangle$是平均逆密度标度高度，$v_{jet}$是典型的射流速度。使用滞弹性近似的二维数值模拟表明，这种机制鲁棒地产生预测宽度的射流，并且它通常在比$O(l_R)$更深的系统中占主导地位。观察到潜在的涡阶梯自发形成，通常伴随着不稳定分层浮力阶梯。该机制仅在大旋转速率下运行，超过了球壳深对流三维模拟中通常达到的旋转速率。应用于木星和土星，压缩莱茵尺度合理地符合现有的观测。有趣的是，即使是弱的垂直密度变化，如那些在地球核心可以引起大量的射流，导致根本不同的流动结构比预测的Boussinesq模型通常在这种情况下使用。
2014-04-28 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Variable and super-sonic winds in the atmosphere of an ultra-hot giant planet
热中子星从它们的恒星宿主那里接受强烈的辐射。由此产生的大气极端环境使我们能够研究驱动行星大气动力学的条件，例如，全球范围的风大气环流模型预测昼夜风和赤道急流，速度约为几公里$\mathrm{s^{-1}}$。为了测试这些模型，我们应用高分辨率透射光谱学，使用大型双目望远镜上的PEPSI摄谱仪来研究KELT-9 b的大气层，KELT-9 b是一颗超热的木星，也是目前已知最热的行星。我们测量$\sim$ 10公里$\mathrm{s^{-1}}$日至夜侧风跟踪铁II功能在行星的大气。这与先前的文献（包括使用PEPSI获得的数据）不一致，后者报告KELT-9 b上没有明显的日侧风。我们确定这种差异的原因是由于不准确的星历KELT-9 b在以前的文献。我们更新了星历表，它将之前数据集的中间传输时间移动了10分钟，从而在这里分析的所有数据集中一致地检测到蓝移。此外，与档案HARPS-N数据集的比较表明，时间的风变率$\sim$ 5-8公里$\mathrm{s^{-1}}$在几周到几年之间的时间尺度。大气动力学在热对流层上的时间变化是某些大气环流模式所预测的一种现象，但迄今为止在这些时间尺度上还没有观测到。然而，我们在KELT-9 b上测量的如此大的变化性对大气环流模型提出了挑战，该模型预测了几天到几周之间的时间尺度上的风变化幅度要低得多。
2022-01-25 astro-ph.EP
Gas Giant Simulations of Eddy-Driven Jets Accompanied by Deep Meridional Circulation
本文利用三维深层非弹性模型同时再现气态巨行星赤道气流、中纬度涡动喷流及伴随经向环流，揭示垂直与经向涡动动量通量的作用及二者维持机制。
2023-12-17 astro-ph.EP physics.ao-ph
Jupiter's cloud-level variability triggered by torsional oscillations in the interior
本文提出木星内部的磁扭转振荡调制热量传输从而引发对流层带状变率，结合JRM33等模型计算波速，发现其半周期与观测到的木星带区变率循环一致，为研究木星内部动力学提供了新窗口。
2023-05-20 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
