宿主星スペクトルエネルギー分布と氷アルベドのフィードバックの効果

惑星の気候は、氷と雪の波長依存性反射率と宿主星スペクトルエネルギー分布の相互作用によって影響を受ける可能性があります。この研究では、この効果を1次元（1-D）、ラインごとの放射伝達モデルで調査し、季節的に変化する1次エネルギーバランスの気候モデルへの入力としてブロードバンド惑星アルベドを計算しました。また、3次元（3-D）一般循環モデルを使用して、入ってくる恒星放射、またはインスタレーション、および表面アルベドの変化に対する大気の反応を調査しました。このモデルの階層を使用して、さまざまなスペクトルタイプの星からの入射放射線で、さまざまな穀物サイズの海洋、土地、水氷で覆われた惑星をシミュレートしました。陸生惑星は、より高いUV放射線で星を周回する星を軌道に乗せて、より強いアイスアルベドフィードバックを示しました。氷の範囲は、同等のフラックス距離でGダーフスターを周回する惑星よりも、f-dwarf星を周回する惑星の方がはるかに大きく、氷で覆われた条件がF-dwarf惑星で2つの惑星で発生したことがわかりました。固定CO（2）（地球上の現在の大気レベル）を仮定して、地球上の現在のインステルと比較したインスタレーションの％減少。同等のフラックス距離で太陽を周回する同様の惑星は、インスペルの8％の減少を必要としましたが、M-DWARF星を周回する惑星は、現代の太陽の73％に相当する氷で覆われるために、インスタレーションがさらに19％減少する必要がありました。絶え間ない。インテレーションの減少は、大気中の水蒸気とCO（2）によるより強い吸収に加えて、これらの惑星の氷のような表面による長波長放射のより強い吸収の大部分が原因で、冷たい星を周回する惑星の場合、より大きくなければなりません。ダウン浸潤の長波放射の増加。M-dwarf惑星のIRおよび可視帯域の表面氷と雪のアルベドを下げると、惑星のインスペルの変化に対する気候の安定性が増加し、降下が球状の氷の覆いを遅らせました。表面の氷 - アルベドのフィードバック効果は、居住可能ゾーンの外縁ではそれほど重要ではありません。そこでは、大気中Co（2）が表面の液体水のクレメント条件を維持するように高くなると予想されます。Co（2）の約3〜10 barが氷と雪の気候効果を完全に隠し、居住可能ゾーンの外側の範囲が水氷と雪アルベドのスペクトル依存性によって影響を受けないことを示しました。ただし、より熱いメインシーケンススターの場合よりも、M-Dwarf星を周回する惑星のオープンウォーターを維持するためには、CO（2）が少なくなります。

Planetary climate can be affected by the interaction of the host star spectral energy distribution with the wavelength-dependent reflectivity of ice and snow. In this study, we explored this effect with a one-dimensional (1-D), line-by-line, radiative transfer model to calculate broadband planetary albedos as input to a seasonally varying, 1-D energy balance climate model. A three-dimensional (3-D) general circulation model was also used to explore the atmosphere's response to changes in incoming stellar radiation, or instellation, and surface albedo. Using this hierarchy of models, we simulated planets covered by ocean, land, and water-ice of varying grain size, with incident radiation from stars of different spectral types. Terrestrial planets orbiting stars with higher near-UV radiation exhibited a stronger ice-albedo feedback. We found that ice extent was much greater on a planet orbiting an F-dwarf star than on a planet orbiting a G-dwarf star at an equivalent flux distance, and that ice-covered conditions occurred on an F-dwarf planet with only a 2% reduction in instellation relative to the present instellation on Earth, assuming fixed CO(2) (present atmospheric level on Earth). A similar planet orbiting the Sun at an equivalent flux distance required an 8% reduction in instellation, while a planet orbiting an M-dwarf star required an additional 19% reduction in instellation to become ice-covered, equivalent to 73% of the modern solar constant. The reduction in instellation must be larger for planets orbiting cooler stars due in large part to the stronger absorption of longer-wavelength radiation by icy surfaces on these planets in addition to stronger absorption by water vapor and CO(2) in their atmospheres, which provides increased downwelling longwave radiation. Lowering the IR and visible-band surface ice and snow albedos for an M-dwarf planet increased the planet's climate stability against changes in instellation and slowed the descent into global ice coverage. The surface ice-albedo feedback effect becomes less important at the outer edge of the habitable zone, where atmospheric CO(2) could be expected to be high such that it maintains clement conditions for surface liquid water. We showed that ∼3-10 bar of CO(2) will entirely mask the climatic effect of ice and snow, leaving the outer limits of the habitable zone unaffected by the spectral dependence of water ice and snow albedo. However, less CO(2) is needed to maintain open water for a planet orbiting an M-dwarf star than would be the case for hotter main-sequence stars.