Atmospheric dynamic response by obliquity forcing

Abstract

En esta tesis presento la evolución de las variables atmosféricas que determinan el clima planetario al variar el parámetro de oblicuidad. Usando un modelo de circulación general de la atmósfera acoplado a un océano soméro con corrección de flujo por capa de mezcla, simulo 16 planetas de agua aumentando su oblicuidad entre 30º y 90º, los cuales presentan agua líquida en su superficie, permitiendo la aparición de formación de hielo marino como consecuencia de su dinámica atmosférica. La insolación es mantenida como constante en cada experimento, sin embargo cambiar la oblicuidad afecta la distribución de energia, el balance radiativo, y por lo tanto a la circulación de gran escala. Se observa una dinámica atmosférica similar a la terrestre en los planetas de agua con oblicuidad menor a 54º. Sobre este valor el gradiente de temperatura latitudinal se invierte provocando un nuevo régimen de vientos, afectando a la forma de las celdas de Hadley y Ferrel, además de cambiar la posición de la Zona de Convergencia InterTropical. Como la húmedad y la temperatura determinan la habitabilidad terrestre, se presentan los valores de temperatura de bulbo húmedo como indice atmosférico de habitabilidad para planetas de agua tipo Tierra con temperaturas sobre la congelación. Los planetas de agua son habitables durante todo el año, en todas las latitudes para oblicuidades bajo 54º, sobre este valor la habitabilidad disminuye hacia los polos debido a las altas temperaturas.

This thesis present the evolution of the atmospheric variables that affect planetary climate by increasing the obliquity, using a general circulation model (PlaSim) coupled to a slab ocean with mixed layer flux correction. The obliquity is increased between 30 and 90 in 16 aquaplanets with liquid sea surface and perform the simulation allowing the sea ice cover formation to be a consequence of its atmospheric dynamics. Insolation is maintained constant in each experiment, but changing the obliquity affects the radiation budget and the large scale circulation. Earth-like atmospheric dynamics is observed for planets with obliquity under 54 . Above this value, the latitudinal temperature gradient is reversed giving place to a new regime of jet streams, affecting the shape of Hadley and Ferrel cells and changing the position of the InterTropical Convergence Zone. As humidity and high temperatures determine Earth’s habitability, the wet bulb temperature is introduced as an atmospheric index of habitability for Earth-like aquaplanets with above freezing temperatures. The aquaplanets are habitable all year round at all latitudes for values under 54 ; above this value habitability decreases toward the poles due to high temperatures