2019 Fiscal Year Annual Research Report
Comprehensive picture of atmospheric circulation of Venus revealed by AKATSUKI data assimilation
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19H05605
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
林 祥介 神戸大学, 理学研究科, 教授 (20180979)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 征弘 京都産業大学, 理学部, 教授 (00323494)
榎本 剛 京都大学, 防災研究所, 教授 (10358765)
はしもと じょーじ 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (10372658)
杉本 憲彦 慶應義塾大学, 法学部(日吉), 教授 (10402538)
今村 剛 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40311170)
堀之内 武 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (50314266)
三好 建正 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, チームリーダー (90646209)
石渡 正樹 北海道大学, 理学研究院, 教授 (90271692)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | 金星大気 / 金星大気大循環モデル / スーパーローテーション / データ同化 / 「あかつき」金星探査機 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、金星大気大循環モデル(AFES-Venus)の改良開発を進め、それを元に金星大気データ同化システム(ALEDAS-V)を構成し、「あかつき」観測と整合的な金星大気循環場の生成を試みる、金星大気大循環の構造を解明することをめざしている。初年度は研究体制の構築、データの精錬、データ同化にむけての諸準備に重点を置いた。
[観測と解析]「あかつき」チームとの連携により、「あかつき」観測データの収集と精選をすすめ、選択抽出した画像群による雲風ベクトルの導出とその信頼度に関する考察を行った。これによって雲層レベルでの角運動量輸送の見積もり実現のメドがたち、また、熱潮汐波を標的にした雲風ベクトルのデータ同化への道筋を立てることができた。電波掩蔽解析を用いたデータの精選と解析も進め、広範な領域での大気温度構造解析もすすめることができた。2018年度に実施した集中観測データについては特徴量の抽出をすすめたが、データ同化に向けての標的抽出には至らず、引き続き解析をすすめることとした。
[データ同化システム (ALEDAS-V)] 熱潮汐波を対象にした同化実験に着手した。金星データとモデルの現状に対してふさわしいデータ同化手法の調査検討を進め、手法試行を行った。
[モデル(AFES-Venus)開発と同化実験]: 熱潮汐波や短周期擾乱の構造を理解しそれらのモデルの設定に対する依存性を調べる数値実験を実施、データ同化実験策定のための知見蓄積に努めた。雲と放射に関しては簡略な雲モデルの実装実験を行うとともに、より詳細な物質循環モデルと放射モデルの検討を行った。
[研究推進体制の構築と情報共有] 研究体制の構築、情報基盤の整備とアーカイブの設計をすすめた。研究会・セミナー・チュートリアルはオンライン・国内向け開催に限定して行った。
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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
「あかつき」データの精錬を進め、雲風ベクトルの生成に関しては、その精度を含め雲風ベクトルデータの精度や限界に関する理解が深まった。結果「あかつき」計画の大きな目標である角運動量輸送に関して、雲層付近での直接的な情報を導出するメドがたち、その角運動量輸送に大きな寄与をなすことがわかってきた熱潮汐波を標的とするデータ同化実験に着手することができたことは大きな進捗である。
[観測と解析] 雲追跡風ベクトル場導出手順は上記のように大きく確立した。電波掩蔽観測からは、高度30㎞付近より上部での時間経度平均的な温度分布を推定することができ、今後、データ同化実験の標的としてこれを活用する可能性がひらかれた。金星大気の顔つきを特徴づける擾乱の抽出は引き続き進めねばならない。
[データ同化システム (ALEDAS-V)] 衛星観測放射輝度データの直接同化はまだ困難であるが、輝度データの活用、観測演算子の非線形性の寄与など基礎的な考察は進めることができた。
[モデル開発と同化実験] AFES-Venus数値実験による熱潮汐波や短周期擾乱（赤道ケルビン波や中高緯度ロスビー波とその発生維持にかかわる不安定）の構造解析をすすめることができた。データ同化に資する物理的知見となる。熱潮汐波に関する同化実験の試行も順調にすすんでいる。物質循環の導入は着手されたばかりであるが簡略化した設定による雲過程導入試行実験を行うことはできた。
[統括・体制構築・情報共有] 初年度に行われるべき人員の確保が難航したため、初年度に予定していたチュートリアルセミナー/国際研究会を延期したが、結果、COVID-19の感染拡大にぶつかり、さらなる延期を余儀なくされた。2021年度も状況が改善しなかったため、対面実施は断念しオンラインでの情報交換に限定せざるを得なかったことは残念であるがやむを得なかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
金星大気大循環モデルAFES-Venusとそれによるデータ同化システムALEDEA-Vの開発研究と数値実験をすすめ、大気構造の考察を進める。特に、「あかつき」による金星撮像画像群から、熱潮汐波や惑星規模の波動など大規模な擾乱に着目し、特徴的な現象を抽出、雲風ベクトル等のデータを生成し力学計算と力学同化実験を行うこと、ならびに、「あかつき」撮像と数値計算結果との直接同化に至るための、特徴量の抽出手法とデータ同化手法の検討を行っていく。個別には以下のとおりである。
[観測と解析]「あかつき」サイエンスチームと連携し、「あかつき」観測データの収集と精選、電波掩蔽解析や雲風ベクトルの生成を進め、特徴現象の抽出を続ける。
[データ同化システム (ALEDAS-V)] AFES-Venusの現状と「あかつき」撮像画像の特性とにふさわしいデータ同化手法と評価手法の調査検討を続け、特に、画像（パターン）を用いた同化手法の調査検討に着手する。
[モデル開発と同化実験] AFES-Venus/ALEDAS-Vの開発実装実験を進めるとともに、熱潮汐波を中心に適切な同化対象を決定し、ALEDAS-Vデータ同化実験を実行、得られた循環の力学的構造・物質輸送構造の理解を進める。雲と放射過程に関しては観測シミュレーションに必要な雲・放射定式化の評価検討を進めるとともに、観測シミュレーションの前段階として、力学モデルから疑似観測量を構成することを試みる。
[統括と情報共有] データの共有・公開に向けた環境整備を継続してすすめる。金星大気循環に関するオンライン研究会とチュートリアルセミナーは継続して実施する。
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[Journal Article] The Ensemble Mars Atmosphere Reanalysis System (EMARS) Version 1.02019
Author(s)
Greybush Steven J.、Kalnay Eugenia、Wilson R. John、Hoffman Ross N.、Nehrkorn Thomas、Leidner Mark、Eluszkiewicz Janusz、Gillespie Hartzel E.、Wespetal Matthew、Zhao Yongjing、Hoffman Matthew、Dudas Patrick、McConnochie Timothy、Kleinb?hl Armin、Kass David、McCleese Daniel、Miyoshi Takemasa
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Journal Title
Geoscience Data Journal
Volume: 6
Pages: 137～150
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] The feasibility study on radio occultation measurements of the Venus atmosphere among small satellites2019
Author(s)
Sugimoto, N., M. Abe, A. Hosono, Y. Kikuchi, H. Ando, M. Takagi, I. Garate-Lopez, S. Lebonnois, C. Ao
Organizer
AGU’s Fall Meeting 2019, the Moscone Center in San Francisco
Int'l Joint Research
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[Presentation] Observing system simulation experiment for radio occultation by small satellites of the Venus atmosphere2019
Author(s)
Sugimoto, N., M. Abe, A. Hosono, Y. Kikuchi, H. Ando, M. Takagi, I. Garate-Lopez, S. Lebonnois, C. Ao
Organizer
EPSC-DPS Joint Meeting 2019, Centre International de Conferences de Geneve (CICG) Geneva, Switzerland
Int'l Joint Research
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[Presentation] The study for designing the Venus future mission of radio occultation measurement by small satellites2019
Author(s)
Kikuchi, Y., N. Sugimoto, M. Abe, A. Hosono, H. Ando, M. Takagi, I. Garate-Lopez, S. Lebonnois, C. Ao
Organizer
AOGS 16th Annual Meeting, Singapore
Int'l Joint Research
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[Presentation] Observing system simulation experiment for radio occultation by small satellites of the Venus atmosphere2019
Author(s)
Sugimoto, N., M. Abe, A. Hosno, Y. Kikuchi, H. Ando, M. Takagi, I. Garate-Lopez, S. Lebonnois, C. Ao,
Organizer
IUGG 2019 Congress,Montreal, Canada
Int'l Joint Research
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[Presentation] 金星の衛星間電波掩蔽観測立案に向けたデータ同化による研究2019
Author(s)
杉本憲彦, 阿部未来, 細野朝子, 菊池由佳子, 白坂翠萌, 藤澤由貴子, 安藤紘基, 高木征弘, I. Garate-Lopez, S. Lebonnois, C. Ao
Organizer
地球電磁気・地球惑星圏学会 第146回講演会, 熊本市国際交流会館
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[Presentation] 高解像度金星大気シミュレーションで再現された惑星規模筋状構造2019
Author(s)
樫村博基, 杉本憲彦, 高木征弘, 松田佳久, 大淵済, 榎本剛, 中島健介, 石渡正樹, 佐藤隆雄, はしもとじょーじ, 佐藤毅彦, 高橋芳幸, 林祥介
Organizer
日本流体力学会 年会2019, 電気通信大学
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