2018 Fiscal Year Annual Research Report
あかつき・地上観測と数値モデリングの連携による金星大気力学の研究
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16H02225
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| Research Institution | Tokyo Gakugei University |
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Principal Investigator |
松田 佳久 東京学芸大学, 教育学部, 研究員 (60134772)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 征弘 京都産業大学, 理学部, 教授 (00323494)
関口 美保 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (00377079)
安藤 紘基 京都産業大学, 理学部, 助教 (00706335)
杉本 憲彦 慶應義塾大学, 法学部(日吉), 准教授 (10402538)
佐川 英夫 京都産業大学, 理学部, 准教授 (40526034)
神山 徹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (40645876)
樫村 博基 神戸大学, 理学研究科, 特命助教 (80635186)
大月 祥子 専修大学, 商学部, 准教授 (90523291)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 金星大気 / 金星探査機あかつき |
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| Outline of Annual Research Achievements |
あかつきIR2カメラの発見した惑星規模筋状構造を，高解像度GCMシミュレーションによって再現することに成功し，その成因が高緯度の傾圧不安定とそれが形成するジェットおよびロスビー波であることを明らかにした (Kashimura et al., 2019)。大気スーパーローテーションの基礎的研究を実施し，鉛直渦粘性の重要性に関する結果を得た (Sugimoto et al., 2019)。あかつき・地上観測とモデリングの比較を進めるため，金星GCMに雲物理過程を導入し，雲や水蒸気・硫酸蒸気の時空間分布を計算した。従来の赤外線観測や電波掩蔽観測と整合的な結果が得られており，国際研究雑誌への論文投稿準備を進めている。放射輸送モデルを改良するため，高温高圧な金星大気に対応した気体吸収過程を放射コードに導入した。熱赤外の波数領域を拡大し，幅広い気温変化に対応するためにプランク関数の計算法も改良した。あかつき観測データの精度を改善するため，あかつき観測画像から観測時の衛星位置・姿勢を補正し，より正しいジオメトリ情報を取得できる手順を確立した。あかつき以外の惑星探査機においても宇宙空間でカメラ感度の評価を行えることを示し，惑星探査機による観測データの精度向上に寄与できることを示した。あかつきデータの解析により，赤外と紫外で観測した雲形態と風速を比較した結果，Y模様は赤外で見えず，1000 kmスケール鋭構造は紫外では見えないこと，赤外の西向風速は紫外風速より遅いといった結果を得た。さらに，地上赤外観測で取得したSO2分布画像に関して，ほぼ同時に取得されたあかつきUVIの金星アルベド画像との比較を行った結果，SO2存在量と紫外アルベドのあいだに非常によい相関があることがわかった。赤外観測は金星の昼夜を問わずに観測が可能であることから，昼夜を連続的に議論することが可能となる。
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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
金星探査機「あかつき」および地上望遠鏡の観測と数値モデリングとの比較による研究を複数テーマについて実施し，IR2カメラが発見した金星夜面のストリーク構造の成因が，雲層高度の中高緯度に存在する傾圧不安定波と，それが誘導するジェットおよび高緯度に存在するロスビー波であることを明らかにするなど，金星大気力学に関する重要な研究結果を得た。また，GCMによるパラメータ実験では，無風状態からの大気スーパーローテーションの生成に成功し，生成過程における鉛直渦粘性の重要性を明らかにした。LIRカメラの観測結果から得られつつある熱潮汐波や，IR1カメラが発見した下部雲層の鋭構造（雲の厚さの急激な変化）についても，数値モデリングとの比較研究を進めている。また，さらに詳細なモデリング・観測比較を実現するため，あかつきプロジェクトと連携し，2018年11月に長期連続観測を実施した。現在，取得されたデータの初期解析を進めているところである。雲物理過程と放射伝達過程のモデル開発およびGCMへの組み込みも，得られた結果を論文としてまとめる段階に到達しており，概ね順調に推移している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度もあかつきプロジェクトや海外の地上観測グループと連携し，多波長観測を継続する。観測の実施と並行して，得られたデータを解析し，平均子午面循環や大気波動の空間構造の解明を進める。2018年度に実施したあかつき集中観測データの解析を進め，その結果に基づくデータ同化実験の実施も予定している。放射輸送モデルと大気大循環モデルの統合を進めることにより，観測結果と直接比較できるシミュレーションの実現に向けたモデル開発を継続する。次年度もモデル開発の進展に応じた適切な数値シミュレーションを実施することにより，雲層付近の大気波動とその励起メカニズムを明らかにする。特に，雲頂高度で観測される赤道ケルビン波や中緯度ロスビー波，雲頂高度と雲厚の緯度依存性といった気象学的に興味深い現象の成因を，数値シミュレーションと多波長同時観測および電波掩蔽観測で得られた情報を比較することにより明らかにする。
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[Journal Article] 一番星へ行こう！日本の金星探査機の挑戦 その36 --AFES-Venus による数値計算とデータ同化--2018
Author(s)
樫村博基, 杉本憲彦, 高木征弘, 安藤紘基, 今村剛, 松田佳久, 榎本剛, 大淵済, はしもとじょーじ, 石渡正樹, 中島健介, 高橋芳幸, 林祥介
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Journal Title
遊・星・人
Volume: 27
Pages: 314-319
Open Access
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[Presentation] Akatsuki and TNG/HARPS-N coordinated wind measurements of cloud top Venus' atmosphere2018
Author(s)
Gonsalves, R., Pedro Machado, T. Widemann, J. Peralta, S. Watanabe, A. Yamazaki, T. Satoh, M. Takagi, K. Ogohara, Y.J. Lee, A. Harutyunyan, J. Silva
Organizer
EPSC 2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] Venus' Meridional wind flow from: Akatsuki/UVI, Venus Express/VIRTIS, TNG/HARPS-N and CFHT/ESPaDOnS2018
Author(s)
Machado, P., T. Widemann, J. Peralta, R. Gonsalves, M. Takagi, A. Harutyunyan, Y.J. Lee, S. Watanabe, T. Satoh, K. Ogohara
Organizer
EPSC 2018
Int'l Joint Research
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