| 研究課題/領域番号 |
23KJ0201
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分17010:宇宙惑星科学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
狩生 宏喜 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-25 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2025年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2024年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2023年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | 金星 / 雲 / エアロゾル / 微物理 / 気候 / 循環 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地球型惑星の気候は二酸化硫黄と水の火山脱ガスに大きな影響を受ける。これらのガスは光化学過程を経て硫酸雲となり、硫酸雲は大気のエネルギー収支を決めることにより気候を制御する。現在の金星大気中にも二酸化硫黄と硫酸雲が豊富に存在するため、上記のメカニズムが気候を支配していると考えられている。しかし、硫酸雲の維持過程と放射過程の相互作用が理解されていないため、火山の脱ガスや太陽活動が気候に与える影響はよくわかっていない。
そこで本研究では、金星の硫酸雲の構造と物質循環を再現できる3次元モデルを構築することで、火山脱ガスと太陽活動が金星気候に与える影響を解明することを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
金星の硫酸雲の維持生成過程の解明は、その気候を理解する上で欠かせない要素である。2023年度、金星の雲構造を再現する目的で、1次元の微物理モデルの開発が進められた。このモデルは、計算コストと精度の異なる二つのスキーム（Bin法とモーメント法）を使用して開発された。Bin法は高い計算コストを要するものの、微物理計算の精度は高い。一方、モーメント法は計算コストが低いが、その精度は劣る。そこで、モーメント法の計算精度を担保するため両者の結果を観測と比較した。その結果、両者とも観測結果を概ね再現することが確認され、Moment法の有用性を確かめることができた。
さらに、Bin法によるモデルは先行研究をさらに発展させ、高高度領域でのエアロゾルプロファイルを得ることができるようになった。また、これまで困難とされていた水蒸気、硫酸蒸気、エアロゾルの観測プロファイルを同時に再現した。そして、渦拡散係数に関するパラメータスタディを実施することによって、大気循環の強度を制約することに成功した。さらに、温度条件についてのパラメータスタディも行い、Venus Expressによる観測で確認された水蒸気プロファイルが、エアロゾルの蒸発によって引き起こされる可能性を明らかにした。これらの成果は、金星の大気と気候の複雑な挙動を解明する上で重要な一歩となった。この結果は、査読つき国際論文誌Planetary Science Journalで出版された。
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| 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
金星設定において、今まで一次元以上で検証されたこなかったMoment法の有用性を、Bin法の結果と比べることで確かめることができたため。そして、開発された一次元微物理モデルを用いて、エアロゾルプロファイルの維持に必要な循環強度を制約することができたため。
また、次のステップである化学過程の実装も見通しが経っているため、計画を予定通り遂行できると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度は金星大気の光化学モデルを開発し、雲微物理モデルにその光化学モデルの実装を行う予定である。これにより、SO2やH2Oの変動が雲生成率に与える影響を直接計算できるようになる。それにより、観測されたSO2混合比変動と計算されたSO2プロファイルを比べ、金星気候の変動要因について検証することが可能になる。
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