2020 Fiscal Year Research-status Report
Detecting magnetohydrodynamic waves within Earth's fluid core by Dynamic Mode Decomposition
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20K04106
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
堀 久美子 神戸大学, システム情報学研究科, 助教 (30636858)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 地球惑星内部物理学 / 磁気流体波動 / 地磁気変動 / ダイナモ / 国際研究者交流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動的モード分解法のアルゴリズムを実装し，三次元球殻ダイナモ大規模シミュレーションの数値データにおいて有効性を評価した．従来使用されてきたスペクトル推定法（フーリエ変換など）に比べて，精度高く，波動シグナルを抽出できることを確認した．ここで基準としたのは，磁気流体波の線形波動理論（ノーマルモード解）である．このために，任意の背景磁場構造に対して，各波動モードの固有値と固有関数を求めるための数値計算コードを作成した．また，このようにして検出された波動シグナルが，スパースモデリングなどのデータ駆動型手法によって自動選択されうることも確認した．これらは，研究代表者が主に実施し，国内学会および査読なし論文として報告した．
これらの成果を受け，研究協力者と共に，地球物理学的データの解析を開始した．対象とする磁気流体波の時間スケールが数年から数千年と予想されるため，時間スケールの異なる地磁気データセットを準備し，それらを相補的に解析することとした．これまでに検討したデータセットは，既存の地磁気全球モデル（cov-obs.x1，cov-obs.x2，cov-lake，pfm9k.1a）である．各モデルでコアマントル境界における磁場の円柱座標系動径方向成分などを算出し，そのアンサンブル平均と標準偏差を評価した．
同様にして，コア流モデルについての解析を開始した．既存のデータセット（cov-obs.2019）を採用し，コア表面における流れ場や渦度場などを計算するコードを作成し，アンサンブル解析を行なった．そのアンサンブル平均モデルの軸対称成分において，先行研究の結果を再現できることを確認した．
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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
予定通りであるため．
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| Strategy for Future Research Activity |
地磁気全球モデル，および，コア流モデルの解析を本格的に進めていく．動的モード分解法を適用し，軸対称成分と非軸対称成分のそれぞれにおける特徴的なシグナルの有無，および，その推定精度を精査する．その後，これらのシグナルを磁気流体波のノーマルモード解によって説明可能かどうか，検討する．
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| Causes of Carryover |
参加予定していた学会が延期またはキャンセルになったため．
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