2018 Fiscal Year Annual Research Report
光化学結合GCMと地上観測による金星上層大気の運動と物質循環の解明
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17H02961
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| Research Institution | Kyoto Sangyo University |
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Principal Investigator |
高木 征弘 京都産業大学, 理学部, 教授 (00323494)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
高谷 康太郎 京都産業大学, 理学部, 教授 (60392966)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 金星大気 / 雲 / 大気微量成分 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H30年度・R01年度は，前年度までに開発した雲物理モデルを大気大循環モデルに組み込み，数値計算と結果の詳細な解析を実施した。雲の濃度の指標としてmass loading (単位体積あたりに含まれる雲の質量，MLと略記する) を用いると，AFES-Venusで得られたMLは極域で最大，中緯度で極小となった。これは極域の相対的に安定度が小さい領域で鉛直流を伴う短周期擾乱が活発となり，硫酸蒸気や水蒸気を下層から輸送しやすいためである。こうした特徴は過去の赤外観測とよく一致している (Carlson et al., 1991; Crisp et al., 1991)。また，MLの経度-緯度分布をみると，低緯度で東西波数1の構造が目立つが，これは雲底付近 (高度50 km) の雲構造を反映している。実際，高度50 kmにおけるMLの水平分布を調べると，東西波数1の構造が顕著である。この特徴は過去の地上観測 (Crisp et al., 1991) をよく再現しており，その原因はケルビン波などの惑星規模の大気波動の影響である。高度60 kmでは東西波数1と2が混在しており，熱潮汐波が寄与している可能性がある。水蒸気や硫酸蒸気は緯度とともに混合比が増大する傾向が見られた。こうした特徴も最近の赤外観測の結果 (Cottini et al., 2015) と整合的である。硫酸蒸気の混合比分布は最近の電波掩蔽観測の結果と極域でよく一致するものの，赤道では一致しない。以上の成果は国際研究雑誌に受理された (Ando et al., 2020)。
現在，雲物理モデルの改良と同時に，COやSO，OSSOといった，観測と直接比較可能な大気微量成分の導入に向けてモデル開発を行っている。
新型コロナウイルスの影響により参加を予定していた研究会が中止されたため，未使用額67,160円が生じた。
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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
従来の観測結果をうまく説明しうる金星雲モデルを構築することに成功しつつある。これまでの雲モデルでは高緯度・極域の厚い雲をまったく再現できていなかったが，本研究ではその再現に成功するとともに，その原因が大気安定度の緯度分布がもたらす下層大気からの水蒸気の上方輸送と，大気運動による硫酸蒸気の高緯度への輸送であることを明らかにすることができた。また，雲底高度に存在する惑星規模波動により，雲の光学的厚さに顕著な時空間変動がもたらされることもわかった。この結果は，最近得られた金星探査機「あかつき」の赤外カメラによる観測結果をうまく説明することができる。CO や SO，OSSO といった観測と直接比較可能な大気微量成分のモデリングも進展しており，CO についてはすでに初期結果が得られている。
一方，地上観測による光化学反応によって作られる大気微量成分の検出も順調に進展しており，SO の著しい時間変化などの初期結果が得られている。今後，CO などの大気微量成分の分析を進めることにより，金星雲層の上方に存在する大気微量成分の分布とその時空間変動をもたらす大気運動について，モデリングと比較可能な知見が得られるものと期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
雲物理モデルの改良と同時に，CO や SO，OSSO といった，観測と直接比較可能な大気微量成分の導入に向けたモデル開発を行う。CO と SO については，観測と比較するための数値シミュレーションを開始する。CO は寿命が長く，トレーサーとしても活用できるため，観測と数値モデルで得られた CO の時空間分布を比較検討することにより，大気大循環の構造に関する情報が得られるものと期待される。また，CO，SO は硫酸雲の光化学反応に関与するため，こうした大気微量成分の輸送過程の理解は雲物理過程の解明にも貢献することが期待される。
モデル開発・数値シミュレーションと並行して，地上サブミリ波望遠鏡を利用した観測データの解析を進める。初期解析の結果からは SO の著しい時間変化が得られており，金星上層大気の光化学反応に対する大気運動の重要性が示唆されている。CO などの分析を進めることにより，金星雲層の上方に存在する大気微量成分の分布とその時空間変動をもたらす大気運動についての知見をまとめ，数値シミュレーションの結果と比較することにより，金星上層大気の大気循環とともに，硫酸雲を中心とする光化学反応および物質循環を明らかにする。
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Research Products
(22 results)
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[Journal Article] Long-term Variations of Venus’s 365 nm Albedo Observed by Venus Express, Akatsuki, MESSENGER, and the Hubble Space Telescope2019
Author(s)
Lee, Y.J., K.-L. Jessup, S. Perez-Hoyos, D.V. Titov, S. Lebonnois, J. Peralta, T. Horinouchi, T. Imamura, S. Limaye, E. Marcq, M. Takagi, A. Yamazaki, M. Yamada, S. Watanabe, S. Murakami, K. Ogohara, W.M. McClintock, G. Holsclaw, and A. Roman
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Journal Title
The Astronomical Journal
Volume: 158
Pages: 126～126
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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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
日本惑星科学会誌「遊・星・人」
Volume: 27
Pages: 314-319
Open Access
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[Presentation] Intense Decadal Variation of Venus' UV Albedo and its Impacts on the Atmosphere2019
Author(s)
Lee Y.J., K.-L. Jessup, S. Perez-Hoyos, D.V. Titov, S. Lebonnois, J. Peralta, T. Horinouchi, T. Imamura, S. Limaye, E. Marcq, M. Takagi, A. Yamazaki, M. Yamada, S. Watanabe, S. Murakami, K. Ogohara, W.M. McClintock, G. Holsclaw, A. Roman
Organizer
International Venus Conference 2019
Int'l Joint Research / Invited
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