Accuracy tests of radiation schemes used in hot Jupiter global circulation models
Accuracy tests of radiation schemes used in hot Jupiter global circulation models
复制标题
热木星全球环流模型中使用的辐射方案的精度测试
DOI：
10.1051/0004-6361/201323169
复制
发表时间：
2014
影响因子：
6.5
通讯作者：
Amundsen D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Amundsen D
全球环流模式（GCM）中辐射输运的处理对于正确描述地球和系外行星大气动力学过程至关重要。双流近似和相关k方法是目前应用于地球和热木星GCM辐射方案的最先进的近似方法，以方便快速计算通量和加热率。他们的准确性已经过广泛的测试，类似地球的条件下，但验证的方法的适用性，以热的类超导体的条件是缺乏文献。我们正在适应英国气象局的GCM，统一模型（UM），热对流的研究，并提出在这项工作中的适应爱德华-斯林戈辐射计划的基础上的双流近似和相关的kmethod。我们讨论了高温谱线的吸收系数的计算，并强调了压力加宽谱线宽度的大的不确定性。我们比较通量和加热速率与我们的适应计划，更准确的离散纵坐标（DO）线的线（LBL）计算忽略散射的影响。我们发现，在大多数情况下，误差保持在10%以下的加热速率和通量使用~ 10 k系数在每个波段和扩散系数D = 1.66。双流近似和相关k方法对总误差的贡献不可忽略。我们还发现，使用带平均吸收系数，这是以前使用的热木星的辐射流体动力学模拟，可能会产生约100%的误差，因此应谨慎使用。
The treatment of radiation transport in global circulation models (GCMs) is crucial for correctly describing Earth and exoplanet atmospheric dynamics processes. The two-stream approximation and correlated-kmethod are currently state-of-the-art approximations applied in both Earth and hot Jupiter GCM radiation schemes to facilitate the rapid calculation of fluxes and heating rates. Their accuracy have been tested extensively for Earth-like conditions, but verification of the methods’ applicability to hot Jupiter-like conditions is lacking in the literature. We are adapting the UK Met Office GCM, the Unified Model (UM), for the study of hot Jupiters, and present in this work the adaptation of the Edwards-Slingo radiation scheme based on the two-stream approximation and the correlated-kmethod. We discuss the calculation of absorption coefficients from high-temperature line lists and highlight the large uncertainty in the pressure-broadened line widths. We compare fluxes and heating rates obtained with our adapted scheme to more accurate discrete ordinate (DO) line-by-line (LbL) calculations ignoring scattering effects. We find that, in most cases, errors stay below 10% for both heating rates and fluxes using ~10k-coefficients in each band and a diffusivity factorD= 1.66. The two-stream approximation and the correlated-kmethod both contribute non-negligibly to the total error. We also find that using band-averaged absorption coefficients, which have previously been used in radiative-hydrodynamical simulations of a hot Jupiter, may yield errors of ~100%, and should thus be used with caution.
登录
查看更多内容
潮汐锁定系外行星的大气环流：动力求解器的一套基准测试
DOI：
--
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
--
作者：
K. Heng;K. Menou;P. Phillipps
通讯作者：
P. Phillipps
ExoMol：系外行星和其他大气层的分子谱系列表
DOI：
10.1111/j.1365-2966.2012.21440.x
发表时间：
2012
影响因子：
4.8
作者：
J. Tennyson;S. Yurchenko
通讯作者：
S. Yurchenko
适用于浅层大气中太阳系外气态巨行星的全球气候模型基准实验
DOI：
--
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
--
作者：
V. L. Bending;S. R. Lewis;U. Kolb
通讯作者：
U. Kolb
用于模拟球顶光谱的球顶数据系统 (STDS) 软件
DOI：
--
发表时间：
1998
期刊：
影响因子：
--
作者：
C. Wenger;J. Champion
通讯作者：
J. Champion
氢和氦扩大了 380° 区域的水转变压力
DOI：
10.1016/s0022-4073(02)00300-x
发表时间：
2004
影响因子：
2.3
作者：
D. Steyert;W. Wang;J. Sirota;N. Donahue;D. Reuter
通讯作者：
D. Reuter