Radiative energy balance of Venus: An approach to parameterize thermal cooling and solar heating rates
Radiative energy balance of Venus: An approach to parameterize thermal cooling and solar heating rates
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金星的辐射能量平衡：一种参数化热冷却和太阳能加热速率的方法
DOI：
10.1016/j.icarus.2016.11.025
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
3.2
通讯作者：
Arnold
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kappel;Arnold
利用豪斯等人提出的辐射传输和辐射平衡模拟技术，研究了金星大气层在0 ~ 100 km高度上的热冷却率Qc和太阳加热率Qh。（2015 b，2016）。QCs对温度廓线和云参数的变化有很强的响应，而QHis对这些参数的变化不太敏感。后者主要取决于太阳辐射条件和未知的紫外吸收体分布。发展了一种参数化方法，可以快速可靠地计算不同大气模式参数下的温度变化率Q，并可应用于大气环流模式中研究大气动力学。分离的温度，云参数，和未知的紫外线吸收剂的影响。温度响应的参数化依赖于一个特定的高度和纬度相关的云模型。它是基于一种算法，特点是Q响应范围广泛的温度扰动，在每一个层次的大气层使用金星国际参考大气（VIRA）作为基础温度模型。云响应参数化考虑了不同的温度条件和一系列单独的云模式因素，这些因素还改变了由初始纬度相关模型确定的云光学深度。还包括未知的紫外吸收剂的丰度变化的QHresponse参数化。精确的计算和参数化结果之间的偏差是在几十分之一的K/天的高度低于90 km。参数化方法被用来调查大气辐射平衡（RE）条件。云顶上方的极地中层RE温度比观测值低70 K，赤道温度比观测值高10 K。这个辐射强迫场被维持观测到的热结构的动力学过程所平衡。
Thermal cooling rates QCand solar heating rates QHin the atmosphere of Venus at altitudes between 0 and 100 km are investigated using the radiative transfer and radiative balance simulation techniques described by Haus et al. (2015b, 2016). QCstrongly responds to temperature profile and cloud parameter changes, while QHis less sensitive to these parameters. The latter mainly depends on solar insolation conditions and the unknown UV absorber distribution.A parameterization approach is developed that permits a fast and reliable calculation of temperature change rates Q for different atmospheric model parameters and that can be applied in General Circulation Models to investigate atmospheric dynamics. A separation of temperature, cloud parameter, and unknown UV absorber influences is performed. The temperature response parameterization relies on a specific altitude and latitude-dependent cloud model. It is based on an algorithm that characterizes Q responses to a broad range of temperature perturbations at each level of the atmosphere using the Venus International Reference Atmosphere (VIRA) as basis temperature model. The cloud response parameterization considers different temperature conditions and a range of individual cloud mode factors that additionally change cloud optical depths as determined by the initial latitude-dependent model. A QHresponse parameterization for abundance changes of the unknown UV absorber is also included. Deviations between accurate calculation and parameterization results are in the order of a few tenths of K/day at altitudes below 90 km.The parameterization approach is used to investigate atmospheric radiative equilibrium (RE) conditions. Polar mesospheric RE temperatures above the cloud top are up to 70 K lower and equatorial temperatures up to 10 K higher than observed values. This radiative forcing field is balanced by dynamical processes that maintain the observed thermal structure.
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Maiorov, B. S.