2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study of gravity waves in planetary atmospheres using radio occultation experiments and numerical modeling
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16H04060
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
今村 剛 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40311170)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 紘基 京都産業大学, 理学部, 助教 (00706335)
中島 健介 九州大学, 理学研究院, 助教 (10192668)
林 祥介 神戸大学, 理学研究科, 教授 (20180979)
野口 克行 奈良女子大学, 自然科学系, 助教 (20397839)
杉山 耕一朗 松江工業高等専門学校, 情報工学科, 准教授 (60463733)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 重力波 / 金星 / あかつき / 対流 / 電波掩蔽 / 数値モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
重力波は惑星大気の構造形成に関わる重要な大気現象である。本研究では、まず、金星探査機Venus Expressと「あかつき」の電波掩蔽データを解析し、金星大気中の微細温度構造の分布を求めた。日中よりも夜間において対流層の変動が大きく微細な擾乱の振幅も大きいといった、これまでに知られていない特徴を見出した。さらに、高度分解能を1桁向上する電波ホログラフィ法により電波掩蔽観測データを解析し、鉛直スケール数百mの波動や弱安定層が普遍的に存在すること、高緯度の対流層上端にしばしば急峻な逆転層が見られることなどを見出した。これらの成果は論文として国際誌に発表された。さらに、短鉛直波長の重力波とこれが砕波して生成する乱流の統計的性質を明らかにするために、Venus Expressと「あかつき」の電波シンチレーションデータを解析し、重力波パラメーターを導出することにも成功した。
観測データの解析と平行して、高い鉛直解像度と鉛直方向に広い計算領域を兼ね備えた金星中層大気の数値シミュレーションを実施し、対流運動とそれが励起する重力波の伝播を再現した。重力波の砕波はシアー不安定と対流不安定によって生じることが示唆され, さらに重力波の砕波の起こる高度と重力波の振幅を電波掩蔽観測の観測結果と比較して理解することができた。さらに、対流層内における硫酸雲の生成消滅過程を計算可能とするために雲微物理スキームを開発し, 数値モデルへ導入した。
これらの成果により、対流による重力波の励起と伝搬、その大規模大気構造への影響について、観測と理論の両面から理解を進めることができた。本研究成果をもとに精密な雲対流・重力波伝搬モデルを開発し、今後も得られる「あかつき」の観測データの解析と統合することにより、金星の気候形成におけるこれらの微細現象の役割を明らかにすることができるはずである。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Planetary-scale streak structure reproduced in high-resolution simulations of the Venus atmosphere with a low-stability layer2019
Author(s)
Hiroki Kashimura, Norihiko Sugimoto, Masahiro Takagi, Yoshihisa Matsuda, Wataru Ohfuchi, Takeshi Enomoto, Kensuke Nakajima, Masaki Ishiwatari, Takao M. Sato, George L. Hashimoto, Takehiko Satoh, Yoshiyuki O. Takahashi & Yoshi-Yuki Hayashi
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 10
Pages: 23
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Morphology and dynamics of Venus's middle clouds with Akatsuki/IR12019
Author(s)
Peralta, J., N. Iwagami, A. Sanchez-Lavega, Y. J. Lee, R. Hueso, M. Narita, T. Imamura, P. Miles, A. Wesley, E. Kardasis, and S. Takagi
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Journal Title
Geophys. Res Lett.
Volume: 46
Pages: 2399-2407
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Fine vertical structures at the cloud heights of Venus revealed by radio holographic analysis of Venus Express and Akatsuki radio occultation data2018
Author(s)
Imamura, T., Miyamoto, M., Ando, H., Hausler, B., Patzold, M., Tellmann, S., Tsuda, T., Aoyama, Y., Murata, Y., Takeuchi, H., Yamazaki, A., Toda, T., Tomiki, A.
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Journal Title
J. Geophys. Res.
Volume: 123
Pages: 2151-2161
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Local time dependence of the thermal structure in the Venusian equatorial upper atmosphere: Comparison of Akatsuki radio occultation measurements and GCM results2018
Author(s)
Ando, H., Takagi, M., Fukuhara, T., Imamura, T., Sugimoto, N., Sagawa, H., Noguchi, K., Tellmann, S., Patzold, M., Hausler, B., Murata, Y., Takeuchi, H., Yamazaki, A., Toda, T., Tomiki, A., Choudhary, R., Kumar, K., Ramkumar, G., & Antonitaet, M.
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Journal Title
J. Geophys. Res.
Volume: 123
Pages: 2270-2280
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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