潮汐锁相行星的大气环流与气候

摘要：

红矮星是宇宙中数量最多的恒星,其表面辐射温度比太阳的辐射温度低得多,因此,红矮星的宜居带与恒星的距离非常近.因为距离其恒星较近,在强大引力的作用下,位于红矮星宜居带内的宜居行星很可能是潮汐锁相行星.锁相行星的特征是其一侧永远面对恒星,另一侧则永远背对恒星,从而形成极端不均匀的加热.我们在本文中使用一个真实的大气环流模式与平板海洋相耦合来研究锁相行星表面的气候要素和大气环流特征.我们特别针对两种自转速度进行了模拟试验.结果发现,在慢速自转条件下(自转和公转周期均为243天),大气环流基本是热力驱动的下层辐合和上层辐散的运动,行星的表面仅有恒星直射点附近比较湿润,其他区域均比较干燥,背阳面尤其寒冷.在快速自转条件下(自转和公转周期均为1天),科里奥利力的作用比较显著,大气环流以纬向西风为主,并呈现波动特征,赤道上空出现超级旋转的西风急流,湿润区域显著扩大.EP通量诊断分析表明,赤道超级旋转急流是由于热带Rossby波随高度向极地方向传播所产生的EP通量在赤道附近的辐散造成的.

关键词：太阳系外行星、潮汐锁相、大气环流、红矮星、大气波动

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资助基金：国家自然科学基金委杰出青年基金41025018;The John Templeton Foundation和国家天文台联合基金

在线出版日期：2014-03-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1356-1368