Wind‐induced equatorial bulge in Venus and Titan general circulation models: Implication for the simulation of superrotation
Wind‐induced equatorial bulge in Venus and Titan general circulation models: Implication for the simulation of superrotation
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金星和土卫六大气环流模型中风引起的赤道隆起：对超级自转模拟的影响
DOI：
10.1002/grl.50841
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发表时间：
2013
影响因子：
5.2
通讯作者：
Tokano
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tokano
金星和土卫六中层大气中的超旋转所产生的离心力降低了有效重力，从而改变了地球势面的形状，表现为赤道隆起。基于流体静力学原始方程的大气环流模式不能正确地表示这种动态，因为离心力的垂直分量没有出现在流体静力学方程中。因此，他们可能低估了梯度风平衡中的向极气压梯度力和超旋转。这种影响可以在非静力学GCM或准静力学GCM中得到解释，其中静力学方程由离心力和科里奥利力的垂直分量补充，并且不进行浅层大气近似。在其他条件相同的情况下，准流体静力GCM比流体静力GCM运行更快地预测超旋。
The centrifugal force associated with the superrotation in Venus' and Titan's middle atmosphere reduces the effective gravity and thereby modifies the shape of the geopotential surface, which manifests itself as an equatorial bulge. General circulation models (GCMs) based on the hydrostatic primitive equations cannot correctly represent this dynamics since the vertical component of the centrifugal force does not appear in the hydrostatic equation. Consequently, they are likely to underestimate the poleward pressure gradient force and superrotation in gradient wind balance. This effect can be accounted for in nonhydrostatic GCMs or in quasi‐hydrostatic GCMs, in which the hydrostatic equation is supplemented by the vertical component of the centrifugal and Coriolis force and which do not make the shallow‐atmosphere approximation. A quasi‐hydrostatic GCM is shown to predict faster superrotation than a hydrostatic GCM run under otherwise identical conditions.
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