深部対流を考慮した系外ガス惑星表層大気運動形態の多様性の研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: New Frontiers of Extrasolar Planets: Exploring Terrestrial Planets
• Project/Area Number: 24103505
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 竹広 真一 京都大学, 数理解析研究所, 准教授 (30274426)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 同期回転惑星 / ガス惑星 / 大気循環

Research Abstract

平成 25 年度は, より現実的な系外惑星大気計算を行うために, 平成 24 年度中に構築した 3 次元非弾性系ガス惑星大気モデルに簡略化した放射過程を導入した. 放射過程は入射短波放射と長波放射の 2 バンドからなり, それぞれの光学的厚さを圧力のべき関数で与える方法を採用した.
構築したモデルの正当性をチェックするために, これまでに行われて来ている浅い大気運動を仮定したモデルによる同期回転ガス惑星の表層大気運動の数値計算(Showman et al. Astrophys. J. 699 (2009) 564--584)との比較計算を行った. 大気計算領域の厚さを 0.01hPa から 1hPa の領域に設定し, 同期回転惑星 HD209458B の物理パラメターを与えて定常解を求めた. その結果, 温度の振幅が幾分小さいにもかかわらず, 得られた惑星表層の循環は浅いモデルによる計算と整合的なものであった. この結果に基づいて, 次第に大気計算領域を 100hPa および 10000hPa の深部にまで広げて同様の計算を行ったところ, 引き起こされる循環は主に表層に集中しており, その構造は大気下端境界を変更しても影響を受けなかった. その一方で, 振幅の弱い循環が大気深部に存在していることが見出された. この深部循環がどのような仕組みで引き起こされているのかは今後の検討課題である.

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A spherical shell numerical dynamo benchmark with pseudo-vacuum magnetic boundary conditions (2014)
  • Author(s): Jackson, A., Sheyko,A., Marti, P., Tilgner, A., Cebron, D., Vantieghem, S., Simitev, R., Busse, F., Zhan, X., Schubert, G., Takehiro, S., Sasaki, Y., Hayashi, Y.-Y., Ribeiro, A., Nore, C., Guermond, J.-L.
  • Journal Title: Geophysical Journal Internationall Volume: 196 Pages: 712-713
  • DOI: 10.1093/gji/ggt425
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Full sphere hydrodynamic and dynamo benchmarks (2014)
  • Author(s): Marti, P., Schaeffer, N., Hollerbach, R., Cebron, D., Nore, C., Luddens, F., Guermond, J.-L., Aubert, J., Takehiro, S., Sasaki, Y., Hayashi, Y.-Y., Simitev, R., Busse, F., Vantieghem, S., Jackson, A.
  • Journal Title: Geophysical Journal Internationall Volume: 197 Pages: 119-134
  • DOI: 10.1093/gji/ggt518
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stability and bifurcation diagram of Boussinesq thermal convection in a moderately rotating spherical shell allowing rotation of the inner sphere (2013)
  • Author(s): Kimura, K., Takehiro, S., Yamada, M.
  • Journal Title: Phys. Fluids Volume: 25 Pages: 084187-1,15
  • DOI: 10.1063/1.4819140
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of latitudinally heterogeneous buoyancy flux conditions at the inner boundary on MHD dynamo in a rotating spherical shell (2013)
  • Author(s): Sasaki, Y., Takehiro, S., Nishizawa, S., Hayashi, Y.-Y.,
  • Journal Title: Phys. Earth Planet. Inter. Volume: 223 Pages: 55-61
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2013.07.003
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 恒星・ガス惑星・氷惑星内部を念頭においた非弾性球殻対流モデル
  • Author(s): 佐々木洋平
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合 2013 年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場
• [Presentation] 回転球殻内の非弾性流体熱対流の線型安定性
  • Author(s): 佐々木洋平
  • Organizer: 2013 年日本流体力学会年会
  • Place of Presentation: 東京農工大学
• [Presentation] Diversity of atmospheric circulations of sycronized rotating Jovian type planets
  • Author(s): Shin-ichi Takehiro
  • Organizer: 5th Subaru International Conference: Exoplanets and Disks: Their Formation and Diversity II
  • Place of Presentation: Sheraton Kona Resort & Spa Keauhou Bay
• [Presentation] 木星型惑星の表面パターンと大気循環モデル
  • Author(s): 竹広真一
  • Organizer: 系外惑星大気ワークショップ2014/惑星大気研究会
  • Place of Presentation: 国立天文台三鷹
  • Invited