We compare five general circulation

We compare five general circulation models (GCMs) which have been recently used to study hot extrasolar planet atmospheres (BOB, CAM, IGCM, MITgcm, and PEQMOD), under three test cases useful for assessing model convergence and accuracy. Such a broad, detailed intercomparison has not been performed thus far for extrasolar planets study. The models considered all solve the traditional primitive equations, but employ different numerical algorithms or grids (e.g., pseudospectral and finite volume, with the latter separately in longitude-latitude and 'cubed-sphere' grids). The test cases are chosen to cleanly address specific aspects of the behaviors typically reported in hot extrasolar planet simulations: (1) steady-state, (2) nonlinearly evolving baroclinic wave, and (3) response to fast timescale thermal relaxation. When initialized with a steady jet, all models maintain the steadiness, as they should-except MITgcm in cubed-sphere grid. A very good agreement is obtained for a baroclinic wave evolving from an initial instability in pseudospectral models (only). However, exact numerical convergence is still not achieved across the pseudospectral models: amplitudes and phases are observably different. When subject to a typical 'hot-Jupiter'-like forcing, all five models show quantitatively different behavior-although qualitatively similar, time-variable, quadrupole-dominated flows are produced. Hence, as have been advocated in several past studies, specific quantitative predictions (such as the location of large vortices and hot regions) by GCMs should be viewed with caution. Overall, in the tests considered here, pseudospectral models in pressure coordinate (PEBOB and PEQMOD) perform the best and MITgcm in cubed-sphere grid performs the worst.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เราเปรียบเทียบ 5 หมุนเวียนทั่วไปแบบจำลอง (GCMs) ซึ่งถูกใช้ในการศึกษาบรรยากาศของดาวเคราะห์ร้อน (BOB, CAM, IGCM, MITgcm และ PEQMOD), ภายใต้กรณีทดสอบสามมีประโยชน์สำหรับการประเมินแบบลู่เข้าและความถูกต้อง เช่นความกว้าง รายละเอียด intercomparison มีไม่การฉะนี้ศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบ แบบจำลองที่พิจารณาทั้งหมดแก้สมการแบบดั้งเดิม แต่ใช้อัลกอริทึมตัวเลขแตกต่างกันหรือกริด (เช่น pseudospectral และจำกัดปริมาณ กับหลังแยกต่างหากในกริดละติจูดลองจิจูดและ 'ลูกบาศก์ทรงกลม') กรณีทดสอบจะเลือกที่จะอยู่ที่ลักษณะเฉพาะของพฤติกรรมโดยทั่วไปรายงานในดาวเคราะห์ร้อนจำลอง cleanly: (1) -ท่อน (2) nonlinearly พัฒนา baroclinic คลื่น และการตอบกลับ (3) เพื่อการผ่อนคลายความร้อนเร็วสเกล เมื่อเริ่มต้น ด้วยเจ็ทมั่นคง ทุกรุ่นรักษา steadiness ตามที่พวกเขาควร-MITgcm ยกเว้นในทรงกลมลูกบาศก์ตาราง ข้อตกลงที่ดีได้รับสำหรับคลื่น baroclinic พัฒนาจากความไม่เสถียรของการเริ่มต้นในรุ่น pseudospectral (เท่านั้น) อย่างไรก็ตาม บรรจบกันเป็นตัวเลขที่แน่นอนยังไม่ทำข้ามรุ่น pseudospectral: ช่วงและระยะนั้น observably แตกต่างกัน เมื่อต้องการโดยทั่วไป 'ร้อนดาวพฤหัส' -เช่นบังคับ ทั้งหมด 5 รุ่นแสดงพฤติกรรมที่แตกต่าง quantitatively - qualitatively คล้ายกัน แม้ว่าตัว แปรเวลา quadrupole ครอบงำกระแสผลิต ดังนั้น เป็นได้ถูก advocated ในอดีตการศึกษา เฉพาะเชิงปริมาณคาดการณ์ (เช่นตำแหน่งที่ตั้งของ vortices ใหญ่และภูมิภาคร้อน) โดย GCMs ควรใช้ ด้วยความระมัดระวัง โดยรวม ในการทดสอบถือว่าที่นี่ pseudospectral รุ่นในพิกัดแรงดัน (PEBOB และ PEQMOD) ทำดีสุด และ MITgcm ในทรงกลมลูกบาศก์ตารางทำร้าย

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เราเปรียบเทียบการไหลเวียนห้ารุ่นทั่วไป (GCMs) ซึ่งถูกนำมาใช้เมื่อเร็ว ๆ นี้ในการศึกษาสภาพแวดล้อมที่ร้อนดาวเคราะห์ (BOB, CAM, IGCM, MITgcm และ PEQMOD) ภายใต้สามกรณีทดสอบที่มีประโยชน์สำหรับการประเมินรูปแบบการคอนเวอร์เจนซ์และความถูกต้อง ดังกล่าวกว้าง intercomparison รายละเอียดยังไม่ได้รับการดำเนินการป่านนี้สำหรับการศึกษาดาวเคราะห์ รูปแบบการพิจารณาทั้งหมดแก้สมการดั้งเดิมแบบดั้งเดิม แต่ขั้นตอนวิธีการที่แตกต่างกันใช้ตัวเลขหรือกริด (เช่นปริมาณ pseudospectral และ จำกัด ด้วยหลังแยกกันในแวง-เส้นรุ้งและเส้น 'cubed-ทรงกลม' กริด) กรณีทดสอบจะเลือกที่จะอยู่อย่างหมดจดลักษณะเฉพาะของพฤติกรรมที่มักจะมีการรายงานในร้อนจำลองดาวเคราะห์: (1) คงที่ (2) การพัฒนา nonlinearly คลื่น baroclinic, และ (3) การตอบสนองต่อการผ่อนคลายความร้อนได้อย่างรวดเร็วเวลาที่ เมื่อเริ่มต้นได้ด้วยเจ็ทอย่างต่อเนื่องทุกรูปแบบการรักษาความมั่นคงในขณะที่พวกเขาควรจะยกเว้น MITgcm ในตาราง-cubed ทรงกลม ข้อตกลงที่ดีมากที่ได้รับการพัฒนาคลื่น baroclinic จากความไม่แน่นอนของการเริ่มต้นในรูปแบบ pseudospectral (เท่านั้น) แต่ลู่ตัวเลขที่แน่นอนยังคงไม่ประสบความสำเร็จในรูปแบบ pseudospectral: ช่วงกว้างของคลื่นและขั้นตอนที่แตกต่างกัน observably เมื่ออยู่ภายใต้การทั่วไป 'ร้อน Jupiter' เหมือนบังคับให้ทั้งห้ารูปแบบที่แตกต่างกันแสดงปริมาณพฤติกรรมที่คล้ายกันแม้ว่าคุณภาพเวลาตัวแปรกระแส quadrupole เด่นมีการผลิต ดังนั้นในขณะที่ได้รับการสนับสนุนในการศึกษาที่ผ่านมาหลายคนคาดการณ์ปริมาณที่เฉพาะเจาะจง (เช่นเป็นที่ตั้งของ vortices ขนาดใหญ่และภูมิภาคร้อน) โดย GCMs ควรจะดูด้วยความระมัดระวัง โดยรวมแล้วในการทดสอบของการพิจารณาที่นี่แบบ pseudospectral ดันประสานงาน (PEBOB และ PEQMOD) ดำเนินการที่ดีที่สุดและ MITgcm ในตาราง-cubed ทรงกลมดำเนินการที่เลวร้ายที่สุด

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เราเปรียบเทียบห้ารูปแบบการหมุนเวียนทั่วไป ( GCMS ) ซึ่งเพิ่งถูกใช้ในการศึกษาดาวเคราะห์ร้อนบรรยากาศ ( บ๊อบ แคม igcm mitgcm , และ peqmod ) ภายใต้สามกรณีทดสอบที่มีประโยชน์สำหรับการประเมินการลู่เข้าแบบและความถูกต้อง เช่น กว้าง รายละเอียด intercomparison ได้รับการไกลจึงเปรียบดาวเคราะห์สำหรับการศึกษาแบบพิจารณาแก้สมการแบบดั้งเดิม แต่จ้างขั้นตอนวิธีเชิงตัวเลขที่แตกต่างกันหรือกริด ( เช่น pseudospectral จำกัดปริมาณและด้วยหลังแยกกันอยู่ในละติจูด ลองจิจูดและ cubed ทรงกลม ' ริด ) กรณีทดสอบจะเลือกเรียบร้อยที่อยู่ลักษณะเฉพาะของพฤติกรรมโดยทั่วไปรายงานในดาวเคราะห์ร้อนคงที่จำลอง ( 1 ) ,( 2 ) nonlinearly พัฒนาคลื่นบารอคลินิก และ ( 3 ) การตอบสนองเวลาที่รวดเร็วร้อนผ่อนคลาย เมื่อเริ่มต้นกับเจ็ท มั่นคง ทุกรุ่น รักษาความมั่นคงเท่าที่ควร ยกเว้น mitgcm cubed ทรงกลมในตาราง เป็นข้อตกลงที่ดีมากที่ได้มีการพัฒนาจากความไม่แน่นอนบารอคลินิกคลื่นเริ่มต้นในรูปแบบ pseudospectral ( เท่านั้น ) อย่างไรก็ตามแน่นอนตัวเลขกัน ยังไม่บรรลุในรูปแบบ pseudospectral : แรงบิดและขั้นตอนจะแตกต่างกัน observably . เมื่อเรื่องทั่วไป ' ดาวพฤหัสบดีร้อน ' - ชอบบังคับให้ทั้งห้ารุ่นที่แตกต่างกันหรือแสดงพฤติกรรมที่คล้ายกัน แม้ว่าคุณภาพตัวแปรที่เวลาคำที่ถูกไหลที่ผลิต ดังนั้น เมื่อได้รับการสนับสนุนในการศึกษาที่ผ่านมาหลายการคาดการณ์ปริมาณที่เฉพาะเจาะจง ( เช่นสถานที่ตั้งของ vortices ขนาดใหญ่และภูมิภาคร้อน ) โดย GCMS ควรจะดูด้วยความระมัดระวัง โดยในการทดสอบ ถือว่าที่นี่ pseudospectral รุ่นในพิกัดแรงดันและ pebob peqmod ) แสดง mitgcm ที่ดีที่สุดและตารางการคีบทรงกลมที่สุด