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巨大惑星の表層縞状構造に対する深部流体運動の影響の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K04050
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分17010:宇宙惑星科学関連
研究機関北海道情報大学 (2022-2023)
摂南大学 (2020-2021)

研究代表者

佐々木 洋平  北海道情報大学, 情報メディア学部, 准教授 (70583459)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード磁気流体力学 / 電気伝導度 / 数値モデル / 惑星固有磁場 / 表層帯状構造 / ダイナモ作用 / 木星型惑星 / 表層縞状構造
研究開始時の研究の概要

木星型惑星の表層大気の特色の一つは雲層レベルで観測される東西風の構造(縞状構造)である. 近年の観測結果より, この東西風について表層のみならず深部の様相も明らかになりつつあるものの, 現在のところ統一的・無矛盾的な理解は得られていない. 本研究では, 木星型惑星の深部から表層までを包括的に扱い、この表層縞状構造の生成維持機構を解明する. 太陽系最大の惑星である木星は, 地球から最も観測しやすい巨大惑星であり, その理解を深めることは近年観測が増えつつある系外惑星の観測結果を解釈するための理論的基盤となる. 本研究では特に, 表層構造からの内部構造への制約を与えることが可能となる.

研究実績の概要

本研究は, 木星型惑星の表層大気から深部大気・中心付近までを複数の層からなる流体層として扱うことで, 最深部の磁気流体層から表層の中性大気層までを首尾一貫して扱う数値コードを開発し, 数値実験によって木星型惑星の大気表層において観測される東西風の構造と生成維持機構を明らかにすることを目的とする.
2023年度は昨年度から継続して開発を続けていた数値ソフトウェアの公開準備と論文化を進めた. 公開準備としては, ライセンスの整理と利用者向けのドキュメントの完備, ならびに公開開発へ向けた基盤整備を行なっている. 論文化としては, 既報において記載されている性能を凌駕し, 計算速度ならびに並列化効率をより向上させた事を簡潔にまとめて公表する予定である.
また, 木星型惑星の東西風については,深い枠組みでの「薄い」球殻対流計算に基づく数値実験結果について論文としてまとめ, 現在は投稿査読中である.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予定通り、系統だった数値実験を継続して行ないつつ、得られた知見について論文として投稿中である。

今後の研究の推進方策

昨年度までに構築した数値モデルの公開と論文化を進める。また、継続して行なっている数値実験についても整理と成果報告を進める。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Assessment of a Stable Region of Earth's Core Requiring Magnetic Field Generation over Four Billion Years2023

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa Takashi、Takehiro Shin‐ichi、Sasaki Youhei
    • 雑誌名

      Core‐Mantle Co‐Evolution: An Interdisciplinary Approach

      巻: 1 ページ: 145-163

    • DOI

      10.1002/9781119526919.ch9

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 木星大気表層の縞状構造2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木洋平
    • 雑誌名

      ながれ

      巻: 42 ページ: 311-316

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 回転球殻熱対流の高解像度長時間積分~木星型惑星大気縞状構造の成因 の解明を目指して2023

    • 著者名/発表者名
      竹広真一、佐々木洋平、石岡圭一
    • 雑誌名

      Annual Report of the Earth Simulator 2022

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 木星型惑星大気の高解像長時間積分シミュレーションのための高速球面調和関数変換ライブラリの開発2022

    • 著者名/発表者名
      竹広真一, 佐々木洋平, 石岡圭一
    • 雑誌名

      令和3年度地球シミュレータ利用報告書

      巻: 2021

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 回転球殻熱対流の高解像度長時間積分 ~木星型惑星大気縞状構造の成因の解明を目指して2021

    • 著者名/発表者名
      竹広真一、佐々木洋平、石岡圭一
    • 雑誌名

      (2020) 年度地球シミュレータ利用報告書

      巻: 2020

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 高速回転する球殻内の非弾性熱対流の長時間積分と木星型惑星大気の表面帯状構造について2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木洋平,竹広真一,石岡圭一,榎本剛,中島健介,林祥介
    • 学会等名
      日本気象学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速回転球殻内の非弾性流体の熱対流の長時間積分2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木洋平,竹広真一,石岡圭一,榎本剛,中島健介,林祥介
    • 学会等名
      日本流体力学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速回転する球殻内の非弾性熱対流の長時間積分2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木洋平,竹広真一,石岡圭一,榎本剛,中島健介,林祥介
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Zonal Banded Jets Generated by Thermal Convection in Rapidly Rotating Spherical Shells2022

    • 著者名/発表者名
      Takehiro, S,Sasaki, Y,Ishioka, K,Enomoto, T,Nakajima, K,Hayashi, Y.-Y.
    • 学会等名
      6th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics (AAPPS-DPP)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速回転球殻内の熱対流により引き起こされる表面縞状構造への超粘性の影響2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木洋平,竹広真一,石岡圭一,榎本剛,中島健介,林祥介
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速球面調和関数変換ライブラリの開発 -- 木星型惑星大気の高解像長時間積分シミュレーションを目指して --2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木 洋平,石岡圭一,竹広真一,榎本剛
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速回転球殻内の熱対流により引き起こされる高緯度順行ジェット の生成について2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 榎本剛, 中島健介, 林祥介
    • 学会等名
      2021 年日本流体力学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 回転球殻熱対流により引き起こされる表面縞状構造への超粘性の影響2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 榎本剛, 中島健介, 林祥介
    • 学会等名
      JpGU 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] A constraint to thermal conductivity of Earth's core and CMB heat flow by assessment on a stable region of Earth's core.2021

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, T., Takehiro, S., Sasaki, Y.
    • 学会等名
      JpGU 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A constraint to thermal conductivity of Earth's core and CMB heat flow by assessment on a stable region of Earth's core.2021

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, T., Takehiro, S., Sasaki, Y.
    • 学会等名
      EGU Genral Assembly 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高解像度ガス惑星大気シミュレーションに向けたスペクトル変換 ライブラリと回転球殻非弾性対流モデルの開発2021

    • 著者名/発表者名
      竹広真一, 石岡圭一, 佐々木洋平, 榎本剛
    • 学会等名
      日本天文学会春季大会 2021
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Generation and disappearance of surface banded structure produced by thermal convection in a rapidly rotating thin sherical shell2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 榎本剛, 中島健介, 林 祥介
    • 学会等名
      第1回 惑星深部理論研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 巨大惑星の表層縞状構造2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 榎本剛, 中島健介, 林祥介
    • 学会等名
      CPS/WTK & ABC ワークショップ: 系外惑星大気の観測とモデリング
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 熱的安定成層への組成対流のへの貫入について2020

    • 著者名/発表者名
      竹広真一, 佐々木洋平
    • 学会等名
      日本流体力学会年会 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 回転球殻熱対流により引き起こされる表面縞状構造の生成と消滅2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 榎本剛, 中島健介, 林祥介
    • 学会等名
      日本流体力学会年会 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速回転する球殻内の非弾性熱対流により引き起こされる表面帯状流2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 榎本剛
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 階層的地球流体スペクトルモデル集 SPMODEL

    • URL

      https://www.gfd-dennou.org/library/spmodel/index.htm.ja

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] gtool5 Fortran 90/95 ライブラリ

    • URL

      https://www.gfd-dennou.org/library/gtool/gtool5.htm.ja

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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