論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:1911.03182
Debras et al. (2019)
The Acceleration of Superrotation in Simulated Hot Jupiter Atmospheres
(シミュレートされたホットジュピター大気でのスーパーローテーションの加速)

概要

赤道領域での大気のスーパーローテーション流は，ホットジュピターの大気シミュレーションの結果ではほぼ普遍的に存在し，過去の研究ではこの帯状のコヒーレントな流れがどのように平衡に到達するのかを説明する理論が発展している．しかしこの理論は，線形の定常状態が実現されるゆっくりとした進化を伴った，初期条件でのスーパーローテーション流かせん断流の存在に依存している．

スーパーローテーションについての一貫した物理的理解は，任意の大気摩擦力と輻射タイムスケールの影響が重要であり，また線形定常状態を考慮することとの関連性を評価する必要がある．
ここでは，2 次元の浅水 β 平面極限での静止状態の周りのホットジュピター大気における伝播波の構造，周波数および減衰率の解析的な表式を導出する．この表式を数値的に解き，3 次元の線形波アルゴリズムと今回の結果の堅牢性を確認する．その後，ホットジュピター大気の 3 次元シミュレーションと比較し，非線形運動量フラックスについて調査する．

その結果，強い昼夜加熱が存在する状況下では，剛体回転している初期大気からシミュレーションを開始した場合に，大気の運動は線形定常状態を経由しないことが判明した．さらに，初期のスーパーローテーションの加速においては非線形効果が有効であること，また渦運動量フラックスの鉛直成分による加速がスーパーローテーションの初期進化に重要であることを示す．

全体としては，輻射と大気摩擦の異なるタイムスケールについての考慮を含めた，スーパーローテーションの加速の初期段階について記述した．その結果，渦運動量駆動のスーパーローテーション赤道ジェットは，ホットジュピター大気のシミュレーションにおける確実な物理現象であると結論付けた．

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