浮遊微粒子で覆われた惑星大気大循環と物質循環の力学

• 研究課題/領域番号: 17H02960
• 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: 気象・海洋物理・陸水学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 山本 勝 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (10314551)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 地球流体力学 / 惑星大気 / 惑星

研究成果の概要

浮遊微粒子で覆われた惑星大気大循環と物質循環の力学を理解するために，大気大循環モデルの理想化実験に基づき、惑星大気の大循環やスーパーローテーションの相似構造と形成・維持過程を明らかにした。惑星の自転や大きさが，これらの力学過程に与える影響を、無次元パラメーターを用いて整理した．また，上記の理論研究に加えて，金星放射伝達と地形を組み込んだ現実的な金星大気大循環モデルを用いて、大気大循環構造や長周期擾乱（熱潮汐波や定在波）構造を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、系外惑星が多く発見されている中、様々な自転や大きさをもつ惑星の大気大循環を包括的に理解する上で、様々な天文パラメーターやモデルパラメーターを変えて行った理想化実験の成果は、惑星大気大循環理論の構築に寄与する。また、これらの理想化実験の成果を個々の惑星に応用することは、個々の惑星大気のモデリングを高度化する上で非常に有用である．その中でも、放射伝達と地形を組み込んだ現実的な金星大気大循環モデルの成果は、「あかつき」をはじめとした金星探査の観測結果を力学的に解釈する上で重要である。

研究成果

• [雑誌論文] Atmospheric response to high-resolution topographical and radiative forcings in a general circulation model of Venus: Time-mean structures of waves and variances (2021)
  • 著者名/発表者名: Masaru Yamamoto, Kohei Ikeda, Masaaki Takahashi
  • 雑誌名: Icarus 巻: 355 ページ: 114154-114154
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2020.114154
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rossby number dependence of Venus/Titan‐type superrotation and its related intermittency (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuma Tsunoda, Masaru Yamamoto, Masaaki Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Planets 巻: 126 号: 2
  • DOI: 10.1029/2020je006637
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Planetary-size dependence of zonal jets: Effects of horizontal diffusion in an idealized Earth-like general circulation model (2020)
  • 著者名/発表者名: Liyuan Lu, Masaru Yamamoto
  • 雑誌名: Planetary and Space Science 巻: 190 ページ: 104976-104976
  • DOI: 10.1016/j.pss.2020.104976
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Equatorial Kelvin-like waves on slowly rotating and/or small-sized spheres: Application to Venus and Titan (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaru Yamamoto
  • 雑誌名: Icarus 巻: 322 ページ: 103-113
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2019.01.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Solar-locked and geographical atmospheric structures inferred from a Venus general circulation model with radiative transfer (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaru Yamamoto, Kohei Ikeda, Masaaki Takahashi, Takeshi Horinouchi
  • 雑誌名: Icarus 巻: 321 ページ: 232-250
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2018.11.015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of polar indirect circulation on superrotation and multiple equilibrium in long-term AGCM experiments with an idealized Venus-like forcing: sensitivity to horizontal resolution and initial condition (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto and M. Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research - Planets 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 708-728
  • DOI: 10.1002/2017je005385
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamical relationship between wind speed magnitude and meridional temperature contrast: Application to an interannual oscillation in Venusian middle atmosphere GCM (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto and M. Takahashi
  • 雑誌名: Icarus 巻: 303 ページ: 131-148
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2017.10.012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 金星大気大循環モデルの中の波動擾乱：エネルギー変換からの考察 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山本 勝, 廣瀬 拓海, 池田 恒平, 高橋 正明, 佐藤 正樹
  • 学会等名: 東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会「地球流体におけるさまざまな流れとその基本過程の力学」
• [学会発表] Atmospheric general circulation and waves simulated by a Venus AORI GCM with topographical and radiative forcings (2021)
  • 著者名/発表者名: Masaru Yamamoto, Takumi Hirose, Kohei Ikeda, Masaaki Takahashi
  • 学会等名: European Geosciences Union General Assembly 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 金星型大気の超回転のロスビー数依存性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山本勝、角田裕磨、高橋正明
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2021
• [学会発表] 金星大気大循環モデルの中の短周期擾乱の構造 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山本 勝, 廣瀨 拓海, 池田 恒平, 高橋 正明
  • 学会等名: 日本気象学会2021年度秋季大会
• [学会発表] Smagorinskyモデルが大気大循環の長周期変動に及ぼす影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 太田 圭駿、山本 勝
  • 学会等名: 九州大学応用力学研究所研究集会「地球流体における波動と対流現象の力学」
• [学会発表] 大気大循環モデルを用いた金星大気の短周期擾乱の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 廣瀨 拓海、山本 勝、池田 恒平、高橋 正明
  • 学会等名: 九州大学応用力学研究所研究集会「地球流体における波動と対流現象の力学」
• [学会発表] 帯状流の惑星サイズ依存性：理想化された地球のような惑星大気大循環モデルにおける水平拡散の影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: Lu Liyuan & 山本 勝
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2020
• [学会発表] Sensitivity and similarity of superrotation to planetary size and rotation in an idealized Venus-like GCM (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaru Yamamoto, Yuma Tsunoda, Masaaki Takahashi
  • 学会等名: European Geosciences Union General Assembly 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Atmospheric structures simulated by T21 and T63 Venus GCMs with radiative transfer (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaru Yamamoto, Kohei Ikeda, Masaaki Takahashi
  • 学会等名: JpGU Meeting 2019
• [学会発表] Atmospheric simulations using Venus AORI general circulation models (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaru Yamamoto, Kohei Ikeda, Masaaki Takahashi
  • 学会等名: International Venus Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 季節変化および紫外線加熱が金星大気大循環に及ぼす影響について (2019)
  • 著者名/発表者名: 山本勝, 池田恒平, 高橋正明
  • 学会等名: 日本気象学会2018年度秋季大会
• [学会発表] Meridional wind component and horizontal heat transport of equatorial Kelvin wave in the Venus atmosphere (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaru Yamamoto
  • 学会等名: JpGU2018
• [学会発表] 大気大循環の惑星半径依存性とSmagorinskyモデルの影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 盧 黎媛, 山本 勝
  • 学会等名: 日本気象学会2018年度秋季大会
• [学会発表] Effects of topography on Venus’ atmospheric general circulation inferred from GCM experiments (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, K. Ikeda, and M. Takahashi
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 地形が金星大気大循環に与える影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本勝、池田恒平、高橋正明
  • 学会等名: 日本気象学会2017年度春季大会
• [学会発表] 金星中層大気大循環モデルでみられる風速と南北温度差の年々変動について (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本勝、高橋正明
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2017