Global climate modeling of Saturn’s atmosphere. Part I: Evaluation of the radiative transfer model

Autor: Aymeric Spiga, Mikel Indurain, Ehouarn Millour, Jérémy Leconte, Melody Sylvestre, Bruno Bézard, François Forget, Sandrine Guerlet, Thierry Fouchet, Michel Capderou, Robin Wordsworth
Přispěvatelé: Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ECLIPSE 2017, Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac] (LAB), Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département des Géosciences - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-École polytechnique (X)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Department of Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics [Oxford] (AOPP), University of Oxford [Oxford], École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, University of Oxford
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Icarus
Icarus, Elsevier, 2014, 238, pp.110-124. ⟨10.1016/j.icarus.2014.05.010⟩
Icarus, 2014, 238, pp.110-124. ⟨10.1016/j.icarus.2014.05.010⟩
University of Bristol-PURE
ISSN: 0019-1035
1090-2643
Popis: We have developed and optimized a seasonal, radiative–convective model of Saturn’s upper troposphere and stratosphere. It is used to investigate Saturn’s radiatively-forced thermal structure between 3 and 10 −6 bar, and is intended to be included in a Saturn global climate model (GCM), currently under development. The main elements of the radiative transfer model are detailed as well as the sensitivity to spectroscopic parameters, hydrocarbon abundances, aerosol properties, oblateness, and ring shadowing effects. The vertical temperature structure and meridional seasonal contrasts obtained by the model are then compared to Cassini/CIRS observations. Several significant model-observation mismatches reveal that Saturn’s atmosphere departs from radiative equilibrium. For instance, we find that the modeled temperature profile is close to isothermal above the 2-mbar level, while the temperature retrieved from ground-based or Cassini/CIRS data continues to increase with altitude. Also, no local temperature minimum associated to the ring shadowing is observed in the data, while the model predicts stratospheric temperatures 10 K to 20 K cooler than in the absence of rings at winter tropical latitudes. These anomalies are strong evidence that processes other that radiative heating and cooling control Saturn’s stratospheric thermal structure. Finally, the model is used to study the warm stratospheric anomaly triggered after the 2010 Great White Spot. Comparison with recent Cassini/CIRS observations suggests that the rapid cooling phase of this warm “beacon” in May–June 2011 can be explained by radiative processes alone. Observations on a longer timeline are needed to better characterize and understand its long-term evolution.
Databáze: OpenAIRE
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