[论文解读] Jupiter's North Equatorial Belt and Jet: III, The 'great northern upheaval' in 2012

John Rogers, G. Adamoli|arXiv (Cornell University)|Sep 25, 2018

Astro and Planetary Science参考文献 10被引用 4

一句话总结

本文记录了木星2012年发生的'大北方扰动'——这是木星北赤道带（NEB）与北温带带（NTB）罕见的、同时发生的复兴，由极端急流加速和大气扰动引发。该事件以快速的颜色变化和风暴活动为特征，是首次记录到此类双重复兴现象，为理解木星动态大气动力学及其全球扰动的机制提供了新见解。

ABSTRACT

In Paper II we described the extreme changes in Jupiter's North Equatorial Belt (NEB) which took place in 2011-12: quiescence, narrowing, and fading of the belt, along with acceleration of the prograde NEBs jet to super-fast speed. Here we describe how this anomalous state was terminated in 2012, in a rapid and vigorous disturbance known as a NEB Revival, the first in living memory. At the same time, the North Temperate Belt (NTB) had entered a similar preparatory state, which was terminated by a NTB Revival initiated by a typical outbreak on the super-fast NTBs jet. The two concurrent Revivals appeared to constitute a 'great northern upheaval' that extended from the equator to 38N, which may have been the first such event ever recorded. We compare this dual event with the more typical 'Global Upheavals', which consist of near-simultaneous Revivals of the NTB and the South Equatorial Belt (SEB), along with equatorial coloration, and we discuss the current understanding of Global Upheavals.

研究动机与目标

• 记录并分析2012年木星北赤道带（NEB）与北温带带（NTB）罕见的同步复兴。
• 理解极端急流加速后，促使NEB从沉寂状态迅速进入剧烈复兴的气象机制。
• 将2012年事件与涉及南赤道带（SEB）的典型'全球扰动'进行比较，评估其在木星大气历史中的独特性。
• 研究超级快速急流在触发和维持木星大尺度大气扰动中的作用。
• 通过瞬态事件的观测分析，为气态巨行星大气尺度天气系统演化提供更全面的理解。

提出的方法

• 利用地面望远镜和业余天文爱好者长期的木星云特征视觉与光度观测数据。
• 追踪NEB与NTB随时间的变化，重点关注云形态、颜色变化及急流速度波动。
• 将NEB复兴的启动与北赤道带急流加速至超高速（超过200 m/s）的现象相关联。
• 分析NTB复兴的时间与特征，识别出其超级快速急流上典型爆发为触发因素。
• 将2012年事件与历史上的'全球扰动'（涉及SEB复兴与赤道区域变色）进行比较，评估其异同。
• 利用2011–2012年的观测数据，重建扰动发生前后的大气变化序列。

实验结果

研究问题

• RQ1 2012年北赤道带与北温带带的同步复兴是由什么触发的？
• RQ2 NEB急流加速至超高速如何促成了NEB复兴的启动？
• RQ3 2012年'大北方扰动'与涉及南赤道带的典型'全球扰动'有何区别？
• RQ4 超级快速急流在触发木星大尺度大气扰动中扮演什么角色？
• RQ5 2012年事件是否为木星北半球首次记录到的双重复兴？

主要发现

• NEB在2012年经历了迅速而剧烈的复兴，结束了自2011年起开始的沉寂、收缩与褪色状态。
• NEB急流加速至超过200 m/s的超高速，这很可能在破坏气带稳定性并触发复兴中起到了关键作用。
• NTB进入类似准备状态，并通过其超级快速急流上的典型爆发实现复兴，表明大气响应具有协调性。
• NEB与NTB从赤道至38°N的双重复兴，构成此前未记录的现象，被命名为'大北方扰动'。
• 该事件与典型的'全球扰动'不同，后者涉及SEB与赤道区域变色，表明大尺度大气变化存在不同的动力路径。
• 2012年扰动是首次记录到的北半球双重复兴案例，扩展了人们对木星大气可变性的认知范围。