Development of a Venusian non-hydrostatic atmospheric general circulation model for exploring the role of thermal convection in large-scale structures in the cloud layer
| Project/Area Number |
20K04062
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17020:Atmospheric and hydrospheric sciences-related
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
樫村 博基 神戸大学, 理学研究科, 講師 (80635186)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 金星大気 / 全球非静力学モデル / 高解像度計算 / 季節依存性 / 鉛直対流 / 熱潮汐波 / 南北非対称構造 / 金星大気大循環 / 非静力学全球大気モデル / 筋状構造 / 弓状構造 / 対流活動 |
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| Outline of Research at the Start |
金星探査機「あかつき」によって金星大気雲層において、弓状構造と筋状構造という2つの大規模構造が発見された。これまでの研究では、雲層の対流活動の結果として形成される中立あるいは低安定度の層が、両構造の生成に重要だと主張されている。しかし、それらは対流活動そのものを抑制した静力学平衡近似の下で議論されていた。 本研究では、静力学平衡の仮定を排した非静力学全球金星大気モデルを開発し、対流活動を陽に表現した金星大気のシミュレーション実験を実施する。弓状構造と筋状構造に関する実験を実施し、これらのメカニズムに対流活動が与える影響・役割を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、非静力学金星大気大循環モデル「金星SCALE-GM」の開発および高解像度長時間積分、さらに従来型の静力学金星大気大循環モデル「AFES-Venus」による自転軸の傾きを考慮した実験を行った。
まず、前年度に金星SCALE-GMの高解像度計算において観測された、南北対称な強制の下で生じる南北非対称な構造について、積分期間を1100地球日程度に延長してその頑健性を検証した。結果、南北非対称構造が現れるのは計算開始から400地球日ほどであり、それ以降はほぼ南北対称な構造が維持されて、再び南北非対称構造が現れることはなかった。これより、南北対称な強制下で現れた南北非対称構造はイニシャルショックの一種だと考えられる。ただし、南北非対称構造が400地球日ほどに渡って維持されたことは、場の南北対称性の安定性の弱さを示唆している。
そこで、これまでの研究でほとんど考慮されてこなかった金星の自転軸の傾き（約2.6度）を導入した実験をAFES-Venusを用いて行った。その結果、冬半球で夏半球よりも中緯度ジェットが10 m/s 程度強くなるという有意な季節変動が得られた。加えて、冬半球において上層のハドレー循環が拡大強化され、フェレル循環も強化されることが分かった。つまり、これらの季節依存性は、地球大気のそれと定性的に同じであることが見出された。
また、金星SCALE-GMに負の安定度強制を与えることで、実際に鉛直対流が表現されるか検証した。結果、夜面の高度50-60 km付近で鉛直対流が活発に生じることが確認された。負の安定度強制を様々に変えた実験も実施できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
モデル開発、計算ともにおおむね計画通りに進んでいる。大型計算機「富岳」を利用することで、高解像度計算も実現できた。自転軸の傾き（季節）依存性に関しては計画外だが、観測的に示唆されている現象との関連やデータ同化研究において重要だと考えられるため実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
鉛直対流を陽に表現した金星SCALE-GMの計算を解析する。これにより、鉛直対流の低安定度層や筋状構造への寄与や相互作用を明らかにする。また大気下端で山岳波を励起する設定での実験を行い、非静力学モデルにおける弓状構造の再現性を確認する。これまでの研究内容をまとめ、論文化する。
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Report
(3 results)
Research Products
(10 results)
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[Presentation] 全球非静力学金星大気モデルの開発：簡易金星計算2021
Author(s)
樫村 博基, 八代 尚, 西澤 誠也, 富田 浩文, 高木 征弘, 杉本 憲彦, 小郷原 一智, 黒田 剛史, 中島 健介, 石渡 正樹, 高橋 芳幸, 林 祥介
Organizer
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