火星から流出する大気の組成に対して大気上下結合が与える影響の解明

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21J13710
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 吉田 奈央 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2021-04-28 – 2023-03-31
• Keywords: 惑星大気 / 赤外分光 / 微量大気成分 / 大気循環

Outline of Annual Research Achievements

本研究は火星下層大気の変動が大気の流出源となる上層大気の組成に与える影響を、下層から上層の大気に渡って探査機データを用いて総合的に解明することを目的とした研究である。
本年度は、下層・中層大気の組成変動に着目して特に解析を行っており、欧州の火星周回衛星Trace Gas Orbiter搭載の分光器NOMADの大気スペクトルから一酸化炭素(CO)混合比を導出し、季節変化、緯度変化等の解析を行った。
下層・中層大気の観測結果からは、まず、中層大気における循環や擾乱による拡散の度合いを示す指標である渦拡散係数が季節・半球で2倍程度変動することを示唆した。これは、上層大気の大気組成分布を決める均質圏界面の高度が火星の南半球夏の時期に上昇したという先行研究の観測結果が、下層大気の循環・擾乱が活発になったことで引き起こされたと観測的に初めて示唆した結果である。この研究成果はYoshida et al. (2022)として学術誌Geophysical Research Lettersに掲載された。さらに、導出したCO混合比と光化学反応を含む火星全球大気大循環モデルを比較し、背景大気の循環の季節変化や熱潮汐波による上昇流・下降流の地方時変化によってCO混合比が変動することを初めて明らかにした。本研究から、微量大気成分が大気循環によって大きく変動することを明らかにできた。当内容は国際学術雑誌へ投稿予定である。
なお、本年は約4ヶ月ほどベルギーの研究所に滞在し研究を遂行するとともに、海外学会での発表を3回、国内学会での発表を3回行った。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ベルギー王立宇宙航空研究所(ベルギー)
  • Country Name: BELGIUM
  • Counterpart Institution: ベルギー王立宇宙航空研究所
• [Journal Article] Variations in vertical CO/CO2 profiles in the Martian mesosphere and lower thermosphere measured by ExoMars TGO/NOMAD: Implications of variations in eddy diffusion coefficient (2022)
  • Author(s): N. Yoshida, H. Nakagawa, S. Aoki, J. Erwin, A. C. Vandaele, F. Daerden, I. Thomas, L. Trompet, S. Koyama, N. Terada, L. Neary, I. Murata, G. Villanueva, G. Liuzzi, M. A. Lopez-Valverde, A. Brines, A. Modak, Y. Kasaba, B. Ristic, G. Bellucci, J.-J. Lopez-Moreno, and M. Patel
  • Journal Title: Geophysical Research Letter Volume: 49 Pages: -
  • DOI: 10.1029/2022GL098485
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Global distribution of carbon monoxide in the Martian atmosphere derived from the ExoMars-TGO/NOMAD measurement and interpretation with the GEM-Mars model (2023)
  • Author(s): N. Yoshida, S. Aoki, F. Daerden, J. Erwin, H. Nakagawa, A. C. Vandaele, I. Thomas, L. Trompet, I. Murata, N. Terada, A. Fedorova, L. Neary, M. A. Lopez-Valverde, A. Modak, G. Villanueva, G. Liuzzi, Y. Kasaba, M. Patel, B. Ristic, G. Bellucci, and J. J. Lopez Moreno
  • Organizer: 惑星圏研究会
• [Presentation] Impact of a global dust storm event on the CO VMR in the Martian mesosphere and lower thermosphere measured by TGO/NOMAD (2023)
  • Author(s): N. Yoshida, S. Aoki, F. Daerden, J. Erwin, H. Nakagawa, A. C. Vandaele, I. Thomas, L. Trompet, I. Murata, N. Terada, L. Neary, M. A. Lopez-Valverde, A. Modak, G. Villanueva, G. Liuzzi, Y. Kasaba, M. Patel, B. Ristic, G. Bellucci, and J. J. Lopez Moreno
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2023
• [Presentation] Variations in vertical CO/CO2 profiles in the Martian mesosphere and lower thermosphere measured by ExoMars TGO/NOMAD: Implications of variations in eddy diffusion coefficient (2022)
  • Author(s): N. Yoshida H. Nakagawa, S. Aoki, J. Erwin, A. C. Vandaele, F. Daerden, I. Thomas, L. Trompet, S. Koyama, N. Terada, L. Neary, I. Murata, G. Villanueva, G. Liuzzi, M. A. Lopez-Valverde, A. Brines, A. Modak, Y. Kasaba, B. Ristic, G. Bellucci, J.-J. Lopez-Moreno, and M. Patel
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2022
• [Presentation] Variations in vertical CO/CO2 profiles in the Martian mesosphere and lower thermosphere measured by ExoMars TGO/NOMAD: Implications of variations in eddy diffusion coefficient (2022)
  • Author(s): N. Yoshida H. Nakagawa, S. Aoki, J. Erwin, A. C. Vandaele, F. Daerden, I. Thomas, L. Trompet, S. Koyama, N. Terada, L. Neary, I. Murata, G. Villanueva, G. Liuzzi, M. A. Lopez-Valverde, A. Brines, A. Modak, Y. Kasaba, B. Ristic, G. Bellucci, J.-J. Lopez-Moreno, and M. Patel
  • Organizer: Earth, Sea and SkyⅥ: International Joint Graduate Program Workshop in Earth and Environmental Sciences co-hosted by the Tohoku University GP-EES and JSPS-DFG Japanese-German Graduate Externship
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Variations in vertical CO/CO2 profiles in the Martian mesosphere and lower thermosphere measured by ExoMars TGO/NOMAD: Implications of variations in eddy diffusion coefficient (2022)
  • Author(s): N. Yoshida H. Nakagawa, S. Aoki, J. Erwin, A. C. Vandaele, F. Daerden, I. Thomas, L. Trompet, S. Koyama, N. Terada, L. Neary, I. Murata, G. Villanueva, G. Liuzzi, M. A. Lopez-Valverde, A. Brines, A. Modak, Y. Kasaba, B. Ristic, G. Bellucci, J.-J. Lopez-Moreno, and M. Patel
  • Organizer: the 7th Mars Atmosphere Modelling and Observations workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CO distributions retrieved from TGO NOMAD SO using multiple orders (2022)
  • Author(s): N. Yoshida, S. Aoki, A. C. Vandaele, H. Nakagawa, I. Thomas, J. Erwin, F. Daerden, L. Trompet, I. Murata, N. Terada, L. Neary, M. A. Lopez-Valverde, A. Modak, G. Villanueva, G. Liuzzi, Y. Kasaba, M. Patel, B. Ristic, G. Bellucci, and J. J. Lopez Moreno
  • Organizer: EPSC2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CO distributions and climatology in the Martian middle to upper atmosphere retrieved from TGO NOMAD solar occultation (2022)
  • Author(s): N. Yoshida, S. Aoki, F. Daerden, J. Erwin, H. Nakagawa, A. C. Vandaele, I. Thomas, L. Trompet, I. Murata, N. Terada, L. Neary, M. A. Lopez-Valverde, A. Modak, G. Villanueva, G. Liuzzi, Y. Kasaba, M. Patel, B. Ristic, G. Bellucci, and J. J. Lopez Moreno
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会