電波掩蔽観測と数値実験による惑星大気重力波の研究

• 研究課題/領域番号: 16H04060
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 今村 剛 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40311170)
• 研究分担者: 安藤 紘基 京都産業大学, 理学部, 助教 (00706335) ; 中島 健介 九州大学, 理学研究院, 助教 (10192668) ; 林 祥介 神戸大学, 理学研究科, 教授 (20180979) ; 野口 克行 奈良女子大学, 自然科学系, 助教 (20397839) ; 杉山 耕一朗 松江工業高等専門学校, 情報工学科, 准教授 (60463733) ; 小高 正嗣 北海道大学, 理学研究院, 助教 (60344462)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円); 2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2016年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
• キーワード: 大気重力波 / 電波掩蔽 / 金星 / 重力波 / あかつき / 対流 / 数値モデル / 火星 / 数値シミュレーション / 惑星 / 大気

研究成果の概要

高度分解能を1桁向上する電波ホログラフィ法により金星の電波掩蔽観測データを解析し、鉛直スケール数百mの波動や弱安定層が普遍的に存在すること、高緯度の対流層上端にしばしば急峻な逆転層が見られることなどを見出した。また高い鉛直解像度と鉛直方向に広い計算領域を兼ね備えた金星中層大気の数値シミュレーションを実施し、対流運動とそれが励起する重力波の伝播を再現した。重力波の砕波はシアー不安定と対流不安定によって生じることが示唆され, さらに重力波の砕波の起こる高度と重力波の振幅を電波掩蔽観測の観測結果と比較して理解することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

地球をはじめ惑星大気に普遍的に存在して大気構造や気候形成に影響を与える内部重力波について、金星と地球の比較により研究を進めた。電波掩蔽観測の新たな手法により従来とらえられなかった微細構造を明らかにすることにより、金星においても地球と同様な詳細な解析が可能となった。また数値シミュレーションにより観測結果を再現して背後のメカニズムの理解を深めることができた。

研究成果

• [雑誌論文] Planetary-scale streak structure reproduced in high-resolution simulations of the Venus atmosphere with a low-stability layer (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Kashimura, Norihiko Sugimoto, Masahiro Takagi, Yoshihisa Matsuda, Wataru Ohfuchi, Takeshi Enomoto, Kensuke Nakajima, Masaki Ishiwatari, Takao M. Sato, George L. Hashimoto, Takehiko Satoh, Yoshiyuki O. Takahashi & Yoshi-Yuki Hayashi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 ページ: 23-23
  • NAID: 120006551679
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Morphology and Dynamics of Venus's Middle Clouds With Akatsuki/IR1 (2019)
  • 著者名/発表者名: Peralta J.、Iwagami N.、Sanchez‐Lavega A.、Lee Y. J.、Hueso R.、Narita M.、Imamura T.、Miles P.、Wesley A.、Kardasis E.、Takagi S.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 46 号: 5 ページ: 2399-2407
  • DOI: 10.1029/2018gl081670
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Stationary features at the cloud top of Venus observed by Ultraviolet Imager onboard Akatsuki (2019)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Kitahara, Takeshi Imamura, Takao M. Sato, Atsushi Yamazaki, Yeon Joo Lee, et al.
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 1266-1281
  • DOI: 10.1029/2018je005842
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fine vertical structures at the cloud heights of Venus revealed by radio holographic analysis of Venus Express and Akatsuki radio occultation data (2018)
  • 著者名/発表者名: Imamura, T., Miyamoto, M., Ando, H., Huausler, B., Puatzold, M., Tellmann, S., Tsuda, T., Aoyama, Y., Murata, Y., Takeuchi, H., Yamazaki, A., Toda, T., Tomiki, A.
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 123 号: 8 ページ: 2151-2161
  • DOI: 10.1029/2018je005627
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Local Time Dependence of the Thermal Structure in the Venusian Equatorial Upper Atmosphere: Comparison of Akatsuki Radio Occultation Measurements and GCM Results (2018)
  • 著者名/発表者名: Ando Hiroki、Takagi Masahiro、Fukuhara Tetsuya、Imamura Takeshi、Sugimoto Norihiko、Sagawa Hideo、Noguchi Katsuyuki、Tellmann Silvia、Paetzold Martin、Haeusler Bernd、Murata Yasuhiro、Takeuchi Hiroshi、Yamazaki Atsushi、Toda Tomoaki、Tomiki Atsushi、Choudhary Rajkumar、Kumar Kishore、Ramkumar Geetha、Antonita Maria
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Planets 巻: 123 号: 9 ページ: 2270-2280
  • DOI: 10.1029/2018je005640
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Initial performance of the radio occultation experiment in the Venus orbiter mission Akatsuki (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Imamura, Hiroki Ando, Silvia Tellmann, Martin Patzold, Bernd Hausler, Atsushi Yamazaki, Takao M. Sato, Katsuyuki Noguchi, Yoshifumi Futaana, Janusz Oschlisniok, Sanjay Limaye, R. K. Choudhary, Takumi Abe and Masato Nakamura
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 69:137 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1186/s40623-017-0722-3
  • NAID: 120006486821
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Mean meridional circulation in the Venus upper atmosphere (2019)
  • 著者名/発表者名: Takagi, M., N. Sugimoto, H. Kashimura, H. Ando, and Y. Matsuda
  • 学会等名: Symposium on Planetary Science 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 対流モデルに向けた金星の雲生成に関する物理計算プログラムの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 福原望
  • 学会等名: 松江工業高等専門学校情報工学科 卒業論文
• [学会発表] Theoretical study of the Venus cloud by a general circulation model (2018)
  • 著者名/発表者名: Ando, H., M. Takagi, N. Sugimoto, H. Sagawa, Y. Matsuda
  • 学会等名: AGU 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Super-rotation from Venus observations (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Imamura
  • 学会等名: Understanding the Diversity of Planetary Atmospheres (ISSI Workshop)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A Three-dimensional Numerical Simulation of Venus' Cloud-level Convection (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, K., Odaka, M., Nakajima, K., Ishiwatari, M., Imamura, T., Hayashi, Y.-Y.
  • 学会等名: JpGU 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Structure in Venus' sub-cloud atmosphere revealed by Akatsuki radio occultation experiments (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Imamura, Hiroki Ando, Katsuyuki Noguchi, Silvia Tellmann, Martin Patzold, Bernd Hausler, R. K. Choudhary
  • 学会等名: JpGU 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Initial results of the radio occultation experiment in the Venus orbiter mission Akatsuki (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Imamura, Hiroki Ando, Katsuyuki Noguchi, Silvia Tellmann, Martin Patzold, Bernd Hausler, R. K. Choudhary
  • 学会等名: EPSC 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Radio holographic analysis of Venus radio occultation data (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi IMAMURA, Mayu MIYAMOTO, Hiroki ANDO, Bernd HAUSLER, Martin PATZOLD, Silvia TELLMANN, Toshitaka TSUDA, Yuichi AOYAMA
  • 学会等名: AOGS 2017
  • 国際学会
• [学会発表] あかつき電波掩蔽観測の初期結果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 今村 剛, 安藤 紘基
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第140回総会・講演会
  • 発表場所: 州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2016-11-19
• [学会発表] 金星探査機「あかつき」による電波掩蔽観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 今村 剛、安藤 紘基
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] 電波掩蔽データの電波ホログラフィ解析で明らかになった金星大気温度の微細構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮本 麻由、今村 剛
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] 雲解像モデルを用いた金星大気重力波の２次元数値実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安藤 紘基、杉山 耕一朗、小高 正嗣、中島 健介、今村 剛、林 祥介
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2016-05-22