2019 Fiscal Year Research-status Report
内核成長のダイナミクスから解き明かす10億年スケール地球ダイナモ進化
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18K03808
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
高橋 太 九州大学, 理学研究院, 准教授 (20467012)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 地球磁場 / ダイナモ / 内核成長 / 熱史 / 数値シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球型惑星の内部構造と熱史を考慮した数値ダイナモモデルを用いて、外核の対流によって生成される磁場の構造とその時間変動を調査した。数年間程度の短周期変動、数百万年間程度の中程度時間スケールの変動、内核成長による10億年スケールの長周期変動というの３つの時間スケールの磁場変動について研究を行った。
短周期変動については、ダイナモモデルを用いたデータ同化による地磁気永年変化予測を行い、地球磁場変動モデルの作成に成功した。
中程度の時間スケールについては、レイリー数を変えた数値実験による逆転頻度の違いに着目した。双極子磁場の逆転を双極子モーメントの大きさと傾きを用いて定量的に評価することで、逆転イベントの自動検出が可能になった。これによって、今後、逆転イベントの統計的性質を効率よく調査することができるようになるであろう。
長周期変動については、内核成長に関する熱史計算の結果に基づいて各種パラメータを与え、離散的な内核サイズでのダイナモシミュレーションを進化曲線に沿って内部整合性を保ちながら行なった。様々なダイナモの進化モデルが得られたが、特筆すべきものとしては、生成される磁場の形態と磁場強度が短期間に急変するような結果が得られた。この結果は、月磁場のような、比較的短時間でダイナモ作用が停止したような場合を説明する際のアイディアの一つとして使うことができよう。また、内核の不均質成長を考慮した組成対流モデルによる対流シミュレーションを実施した結果、内核の不均質成長モデルの違いによって外核の対流構造とその時間変化が大きく異なることが分かった。今後、対流構造の違いによって磁場構造の違いが発生するか否かをダイナモ計算によって確認する予定である。
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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
様々な時間スケールにおいて、当初計画通りに結果が得られている。これらについて、次年度には結論が得られるであろうことが期待できるため、概ね順調に研究が進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
内核の不均質成長に伴うダイナモの数値実験を行い、その影響の評価を行う。その後、現実の地球磁場のデータから内核成長の様式を判別できるかどうかを検討・議論する。
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| Causes of Carryover |
今年度得られた結果について考慮した結果、論文を出版する機会の増加が期待される。そのうえで、次年度の計算機資源の確保およびと複数の論文出版のための費用を確保する必要があると考えた。主に論文のオープンアクセス出版費用として今年度残額を充当することとする。
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