2020 Fiscal Year Annual Research Report
火星大気における水環境進化理解のための観測的実証研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Aqua planetology |
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| Project/Area Number |
20H04605
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中川 広務 東北大学, 理学研究科, 助教 (30463772)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 火星 / 水循環 / 大気 / 観測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は, 現在の火星における水・ 物質循環の観測的実証である. 地下水圏/表層と大気との水やりとりを明らかにするため, 斜面上に現れる筋模様を再現可能な水蒸気放出量を見積もり大気大循環モデルを用いて水蒸気拡散分布変動を予測した結果, 水蒸気放出を仮定した場合でも従来の直下視観測手法では検出困難である結果を示し, 新たな観測手法の必要性を提言したとともに, それに必要な新たな放射コードを開発した. 既存の放射コードと数%での一致を確認することができ, 従来の観測では導出困難な地表面高度20kmの表層における水のやりとりを明らかにできる新たなリム観測データベースを構築した. また, 大気上下結合を理解する上で最も困難かつ未解明な中間圏変動を独自の地上観測網により明らかにした. 大砂嵐中に静穏時よりも高速な東風を発見し, 大気大循環モデルと比較により大気重力波および子午面循環による加速が原因であることを突き止めた(投稿済み). これは別途解析を進めた火星探査衛星MAVENによる大気重力波や中間圏異常昇温現象の解析結果と整合的である(受理済み). また, 下層大気変動に伴い均一圏界面および超高層大気中の大気組成が大きく変動することを明らかにした. これらは, 散逸大気の源となる超高層大気が, 太陽変動へ瞬時応答するだけでなく, 下層大気変動が短時間のうちに上方伝搬することで複雑かつダイナミックに変動する様子を明らかにした(受理済み). また, 太陽変動が大気および表層環境に与える影響を明らかにすべく独自にモンテカルロ・光化学モデルの開発に成功した.
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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
計画A(表層の水環境)については, RSL起源同定するための観測精度を, 独自の大気大循環モデルを用いて提言することができ, 成果をまとめ学術論文投稿目前まで到達できた. 新たな放射コードの開発も順調で, 実装まで至らなかったものの, 従来コードと数%程度の合致まで至ることができた. 新たなリム観測データベースの構築・観測手法の提案まで及んだ. 計画B(高層への水輸送)においては, 大気上下結合に重要だが観測事例が少なかった中間圏において独自の地上観測網と最新の探査機により観測実証研究を進め, 複数の学術論文に成果をまとめることができた. 超高層大気組成変動においてもその成果はまとめられ学術雑誌に受理された. 計画C(太陽変動が水環境に与える影響)においては, 独自モデルの開発が進む中, 完成には至らなかったものの, 観測結果と比較する初期成果がでつつある.
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度で得られた成果を学術雑誌にまとめるフェーズにはいる. 計画Aにおいて, RSLにおける水蒸気放出量と観測データ検出可能性の検証を行なった研究成果を学術論文にまとめるほか, 計画Bにおいて, 独自の放射コードの開発完了と実データによる検証を推進するとともに, 地上観測網で明らかになった中間圏変動について得られた成果を学術論文にまとめる. 計画Cでは, 太陽放射線イベントに対応する大気電離率・光化学反応を計算するためのモデル開発の目処がたったため, 比較観測データを整理し, 外部からのエネルギー注入とオーロラ発光が水循環および大気に与える影響について明らかにする.
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[Journal Article] A Warm Layer in the Nightside Mesosphere of Mars2020
Author(s)
Nakagawa Hiromu、Jain Sonal K.、Schneider Nicholas M.、Montmessin Franck、Yelle Roger V.、Jiang Fayu、Verdier Loic、Kuroda Takeshi、Yoshida Nao、Fujiwara Hitoshi、Imamura Takeshi、Terada Naoki、Terada Kaori、Seki Kanako、Gr?ller Hannes、Deighan Justin I.
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Journal Title
Geophysical Research Letters
Volume: 47
Pages: 47, 57
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Day-night variation of O2/CO2 in Mars lower thermosphere2020
Author(s)
Hiromu Nakagawa, Roger V Yelle, Fayu Jiang, Sonal Jain, Loic Verdier, Franck Montmessin, Nao Yoshida, Nicholas McCord Schneider, Francisco Gonzalez-Galindo, Naoki Terada, Hitoshi Fujiwara, Takeshi Imamura, Kaori Terada, Justin Deighan, Bruce Martin Jakosky
Organizer
AGU fall meeting 2020
Int'l Joint Research
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[Presentation] Day-night variation of O2/CO2 in Mars lower thermosphere2020
Author(s)
中川 広務, 吉田 奈央, 寺田 直樹, 藤原均, 今村剛, 寺田香織, 関 華奈子, Schneider Nicholas M, Jain Sonal, Yelle Roger V, Montmessin Franck, Groller Hannes, Jakosky Bruce M
Organizer
地球電磁気・地球惑星圏学会第148回総会・講演会プログラム
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[Presentation] A warm layer in the nightside mesosphere of Mars2020
Author(s)
中川 広務, Jain Sonal, Schneider Nicholas, Montmessin Franck, Yelle Roger, Jiang Fayu, erdier Loic, 黒田 剛史, 吉田 奈央, 藤原 均, 今村 剛, 寺田 香織, 寺田 直樹, 関 華奈子, Groller Hannes, Deighan Justi
Organizer
JpGU-AGU Joint Meeting 2020
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