Atmospheric circulation of tidally locked exoplanets: a suite of benchmark tests for dynamical solvers
Notice bibliographique
Résumé
The rapid pace of extrasolar planet discovery and characterization is legitimizing the study of their atmospheres via three-dimensional numerical simulations. The complexity of atmospheric modelling and its inherent non-linearity, together with the limited amount of data available, motivate model intercomparisons and benchmark tests. In the geophysical community, the Held-Suarez test is a standard benchmark for comparing dynamical core simulations of the Earth's atmosphere with different solvers, based on statistically averaged flow quantities. In the present study, we perform analogues of the Held-Suarez test for tidally locked exoplanets with the Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) Princeton Flexible Modelling System (fms) by subjecting both the spectral and finite difference dynamical cores to a suite of tests, including the standard benchmark for the Earth, a hypothetical tidally locked Earth, a 'shallow' hot Jupiter model and a 'deep' model of HD 209458b. We find qualitative and quantitative agreement between the solvers for the Earth, tidally locked Earth and shallow hot Jupiter benchmarks, but the agreement is less than satisfactory for the deep model of HD 209458b. Further investigation reveals that closer agreement may be attained by arbitrarily adjusting the values of the horizontal dissipation parameters in the two solvers, but it remains the case that the magnitude of the horizontal dissipation is not easily specified from first principles. Irrespective of radiative transfer or chemical composition considerations, our study points to limitations in our ability to accurately model hot Jupiter atmospheres with meteorological solvers at the level of 10 per cent for the temperature field and several tens of per cent for the velocity field. Direct wind measurements should thus be particularly constraining for the models. Our suite of benchmark tests also provides a reference point for researchers wishing to adapt their codes to study the atmospheric circulation regimes of tidally locked Earths/Neptunes/Jupiters. © 2011 The Authors Monthly Notices of the Royal Astronomical Society © 2011 RAS.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».