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Study of the effect of deep fluid motion on the surface banded structure of giant planets

Research Project

Project/Area Number 20K04050
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
Research InstitutionHokkaido Information University (2022-2023)
Setsunan University (2020-2021)

Principal Investigator

佐々木 洋平  北海道情報大学, 情報メディア学部, 准教授 (70583459)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords磁気流体力学 / 電気伝導度 / 数値モデル / 惑星固有磁場 / 表層帯状構造 / ダイナモ作用 / 木星型惑星 / 表層縞状構造
Outline of Research at the Start

木星型惑星の表層大気の特色の一つは雲層レベルで観測される東西風の構造(縞状構造)である. 近年の観測結果より, この東西風について表層のみならず深部の様相も明らかになりつつあるものの, 現在のところ統一的・無矛盾的な理解は得られていない. 本研究では, 木星型惑星の深部から表層までを包括的に扱い、この表層縞状構造の生成維持機構を解明する. 太陽系最大の惑星である木星は, 地球から最も観測しやすい巨大惑星であり, その理解を深めることは近年観測が増えつつある系外惑星の観測結果を解釈するための理論的基盤となる. 本研究では特に, 表層構造からの内部構造への制約を与えることが可能となる.

Outline of Annual Research Achievements

本研究は, 木星型惑星の表層大気から深部大気・中心付近までを複数の層からなる流体層として扱うことで, 最深部の磁気流体層から表層の中性大気層までを首尾一貫して扱う数値コードを開発し, 数値実験によって木星型惑星の大気表層において観測される東西風の構造と生成維持機構を明らかにすることを目的とする.
2023年度は昨年度から継続して開発を続けていた数値ソフトウェアの公開準備と論文化を進めた. 公開準備としては, ライセンスの整理と利用者向けのドキュメントの完備, ならびに公開開発へ向けた基盤整備を行なっている. 論文化としては, 既報において記載されている性能を凌駕し, 計算速度ならびに並列化効率をより向上させた事を簡潔にまとめて公表する予定である.
また, 木星型惑星の東西風については,深い枠組みでの「薄い」球殻対流計算に基づく数値実験結果について論文としてまとめ, 現在は投稿査読中である.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の予定通り、系統だった数値実験を継続して行ないつつ、得られた知見について論文として投稿中である。

Strategy for Future Research Activity

昨年度までに構築した数値モデルの公開と論文化を進める。また、継続して行なっている数値実験についても整理と成果報告を進める。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Assessment of a Stable Region of Earth's Core Requiring Magnetic Field Generation over Four Billion Years2023

    • Author(s)
      Nakagawa Takashi、Takehiro Shin‐ichi、Sasaki Youhei
    • Journal Title

      Core‐Mantle Co‐Evolution: An Interdisciplinary Approach

      Volume: 1 Pages: 145-163

    • DOI

      10.1002/9781119526919.ch9

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 木星大気表層の縞状構造2023

    • Author(s)
      佐々木洋平
    • Journal Title

      ながれ

      Volume: 42 Pages: 311-316

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] 回転球殻熱対流の高解像度長時間積分~木星型惑星大気縞状構造の成因 の解明を目指して2023

    • Author(s)
      竹広真一、佐々木洋平、石岡圭一
    • Journal Title

      Annual Report of the Earth Simulator 2022

      Volume: 1

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] 木星型惑星大気の高解像長時間積分シミュレーションのための高速球面調和関数変換ライブラリの開発2022

    • Author(s)
      竹広真一, 佐々木洋平, 石岡圭一
    • Journal Title

      令和3年度地球シミュレータ利用報告書

      Volume: 2021

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] 回転球殻熱対流の高解像度長時間積分 ~木星型惑星大気縞状構造の成因の解明を目指して2021

    • Author(s)
      竹広真一、佐々木洋平、石岡圭一
    • Journal Title

      (2020) 年度地球シミュレータ利用報告書

      Volume: 2020

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Open Access
  • [Presentation] 高速回転する球殻内の非弾性熱対流の長時間積分と木星型惑星大気の表面帯状構造について2023

    • Author(s)
      佐々木洋平,竹広真一,石岡圭一,榎本剛,中島健介,林祥介
    • Organizer
      日本気象学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 高速回転球殻内の非弾性流体の熱対流の長時間積分2023

    • Author(s)
      佐々木洋平,竹広真一,石岡圭一,榎本剛,中島健介,林祥介
    • Organizer
      日本流体力学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 高速回転する球殻内の非弾性熱対流の長時間積分2023

    • Author(s)
      佐々木洋平,竹広真一,石岡圭一,榎本剛,中島健介,林祥介
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Zonal Banded Jets Generated by Thermal Convection in Rapidly Rotating Spherical Shells2022

    • Author(s)
      Takehiro, S,Sasaki, Y,Ishioka, K,Enomoto, T,Nakajima, K,Hayashi, Y.-Y.
    • Organizer
      6th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics (AAPPS-DPP)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高速回転球殻内の熱対流により引き起こされる表面縞状構造への超粘性の影響2022

    • Author(s)
      佐々木洋平,竹広真一,石岡圭一,榎本剛,中島健介,林祥介
    • Organizer
      日本流体力学会 年会2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 高速球面調和関数変換ライブラリの開発 -- 木星型惑星大気の高解像長時間積分シミュレーションを目指して --2022

    • Author(s)
      佐々木 洋平,石岡圭一,竹広真一,榎本剛
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 高速回転球殻内の熱対流により引き起こされる高緯度順行ジェット の生成について2021

    • Author(s)
      佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 榎本剛, 中島健介, 林祥介
    • Organizer
      2021 年日本流体力学会年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 回転球殻熱対流により引き起こされる表面縞状構造への超粘性の影響2021

    • Author(s)
      佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 榎本剛, 中島健介, 林祥介
    • Organizer
      JpGU 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] A constraint to thermal conductivity of Earth's core and CMB heat flow by assessment on a stable region of Earth's core.2021

    • Author(s)
      Nakagawa, T., Takehiro, S., Sasaki, Y.
    • Organizer
      JpGU 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A constraint to thermal conductivity of Earth's core and CMB heat flow by assessment on a stable region of Earth's core.2021

    • Author(s)
      Nakagawa, T., Takehiro, S., Sasaki, Y.
    • Organizer
      EGU Genral Assembly 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高解像度ガス惑星大気シミュレーションに向けたスペクトル変換 ライブラリと回転球殻非弾性対流モデルの開発2021

    • Author(s)
      竹広真一, 石岡圭一, 佐々木洋平, 榎本剛
    • Organizer
      日本天文学会春季大会 2021
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Generation and disappearance of surface banded structure produced by thermal convection in a rapidly rotating thin sherical shell2021

    • Author(s)
      佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 榎本剛, 中島健介, 林 祥介
    • Organizer
      第1回 惑星深部理論研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 巨大惑星の表層縞状構造2021

    • Author(s)
      佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 榎本剛, 中島健介, 林祥介
    • Organizer
      CPS/WTK & ABC ワークショップ: 系外惑星大気の観測とモデリング
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 熱的安定成層への組成対流のへの貫入について2020

    • Author(s)
      竹広真一, 佐々木洋平
    • Organizer
      日本流体力学会年会 2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 回転球殻熱対流により引き起こされる表面縞状構造の生成と消滅2020

    • Author(s)
      佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 榎本剛, 中島健介, 林祥介
    • Organizer
      日本流体力学会年会 2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 高速回転する球殻内の非弾性熱対流により引き起こされる表面帯状流2020

    • Author(s)
      佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 榎本剛
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] 階層的地球流体スペクトルモデル集 SPMODEL

    • URL

      https://www.gfd-dennou.org/library/spmodel/index.htm.ja

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] gtool5 Fortran 90/95 ライブラリ

    • URL

      https://www.gfd-dennou.org/library/gtool/gtool5.htm.ja

    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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