• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

地球流体力学的アプローチによる木星型惑星大気の研究

研究課題

研究課題/領域番号 23K20878
補助金の研究課題番号 21H01155 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分17020:大気水圏科学関連
研究機関京都大学

研究代表者

竹広 真一  京都大学, 数理解析研究所, 准教授 (30274426)

研究分担者 高橋 芳幸  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (00372657)
中島 健介  九州大学, 理学研究院, 准教授 (10192668)
倉本 圭  北海道大学, 理学研究院, 教授 (50311519)
佐藤 隆雄  北海道情報大学, 経営情報学部, 准教授 (50633509)
杉山 耕一朗  松江工業高等専門学校, 情報工学科, 教授 (60463733)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2024年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
キーワード木星大気 / 土星大気 / 赤道加速 / 縞状構造
研究開始時の研究の概要

本研究は, 最新の豊富かつ高速化された計算環境を活用して, 自然な地球流体力学的設定での木星型惑星大気モデルを構築し, 系統的なパラメター数値実験を遂行するものである. それらの結果を Juno 探査機などの最新の観測データと総合することによリ, 実際の木星および土星大気で実現している力学状態を提唱する. さらには木星型惑星の大気循環の多様性を明らかにし, 近年多数発見されている系外ガス惑星大気の診断へ寄与する.

研究実績の概要

今年度は, 前年度に引き続き木星型惑星大気の表層ジェット生成のメカニズムの研究に用いられいる「浅いモデル」と「深いモデル」の 2 系統のモデルについて系統的なパラメター数値実験とデータ解析を進めた.
「浅いモデル」の数値実験設定は設定は Schneider and Liu (2009) および Lian and Show man (2010) のモデルと設定を見直し, 下面境界を数 100 気圧(深さ数 100km)程度にまで深くし, 下面レイリー摩擦を一様にして人為的な設定を排除したものである. 本研究の参加者がこれまでに開発を続け運用してきた,地球流体電脳倶楽部の惑星大気大循環モデル DCPAM (http://www.gfd-dennou.org/library/dcpam/) を用いての系統的なパラメータ数値実験の結果の比較のための基本的な設定での計算を行った.
「深いモデル」は Heimpel and Aurnou (2007) の設定を改訂した設定で, より長時間積分する系統的な数値実験を終えて, データ解析を進めた. 結果を支配している超粘性パラメターに対する表面平均帯状流の依存性を調べた結果, Heimpel and Aurnou (2007) の結果とは異なり, 超粘性の効果を弱くしていくと中高緯度の縞状ジェットが融合していき, 最終的に赤道で 1 本, 両半球に 1 本づつの計 3 本の西風ジェットとなることが見出された. この結果は木星型惑星の表層帯状風を既存の「深いモデル」で説明するには不十分であり, 中高緯度のジェットの融合を阻害する過程が新たに必要であることを示している.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

「浅いモデル」の数値実験の 1 ケースでの計算時間が当初の想定より長くなることが判明し, 系統的パラメター実験が遅れているため. 「深いモデル」の数値実験は順調に進んでいる.

今後の研究の推進方策

「浅いモデル」の系統的なパラメター数値実験を加速するために, 京大メディアセンターに加えて地球シミュレータを利用する. 「深いモデル」の数値計算結果を利用して平均帯状流の生成機構の解析を進めつつ, 深さ方向の密度差を取り入れた非弾性系モデルでの先行研究である Heimpel et al. (2022) の設定での長時間積分を開始する予定である.

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Superrotation of Titan’s Stratosphere Driven by the Radiative Heating of the Haze Layer2022

    • 著者名/発表者名
      Sumi Motoki、Takehiro Shin-ichi、Ohfuchi Wataru、Nomura Hideko、Fujii Yuka
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 928 号: 2 ページ: 149-149

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac54ab

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Model system for the transient behavior of double diffusive convection in two miscible layers2022

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Toshio、Takehiro Shin-ichi、Yamada Michio
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 40 号: 1 ページ: 449-473

    • DOI

      10.1007/s13160-022-00540-z

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Revision of “Dependence of Climate States of Gray Atmosphere on Solar Constant: From the Runaway Greenhouse to the Snowball States” by Ishiwatari et?al. (2007)2021

    • 著者名/発表者名
      Ishiwatari M.、Nakajima K.、Takehiro S.、Hayashi Y.‐Y.、Kawai Y.、Takahashi Y. O.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 126 号: 11

    • DOI

      10.1029/2019jd031761

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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
      日本地球惑星科学連合 2022 年大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 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
      2022 年日本流体力学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [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 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 金星大 気の放射計算と放射対流平衡実験2021

    • 著者名/発表者名
      高橋芳幸, はしもとじょーじ, 石渡正樹, 倉本圭, 樫村博基, 林祥介
    • 学会等名
      日本気象学会 2021 年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [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
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 高速回転球殻内の熱対流により生成される高緯度順行ジェット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 年日本気象学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi