木星型惑星大気の雲対流構造に関する数値的研究

• 研究課題/領域番号: 24740316
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 気象・海洋物理・陸水学
• 研究機関: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 (2013-2015); 北海道大学 (2012)
• 研究代表者: 杉山 耕一朗 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 研究員 (60463733)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 雲対流 / 惑星大気循環 / 巨大ガス惑星 / 木星型惑星 / 数値計算 / 木製型惑星

研究成果の概要

木星型惑星大気の雲対流層の特徴を調べるために水平鉛直 2 次元の数値実験を行った．全てのケースで積雲が間欠的に発生し，水とメタンの凝結高度が対流運動と物質分布に対する境界として作用する．平均的大気構造は熱平衡モデルに基づく従来の予想とは明らかに異なる．
雲対流活動の間欠性は潜在不安定の蓄積・解放と関係している. 潜在不安定を解消するトリガーは H2O 雨の落下である．潜在不安定が解消されると積雲の発達は止まる．間欠性の周期は活発な積雲活動による温度上昇と大気放射による冷却率によって見積もることができた．
また, 計算効率の向上と運動の 3 次的取り扱いを可能とすべく雲解像モデルの改良を行った．

研究成果

• [雑誌論文] Numerical Simulations of Jupiter’s Moist Convection Layer: Structure and Dynamics in Statistically Steady States (2014)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, K., Nakajima, K., Odaka, M., Kuramoto, K., and Y.-Y. Hayashi
  • 雑誌名: Icarus 巻: 229 ページ: 71-91
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2013.10.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] 惑星科学研究センター (CPS) における知見アーカイブ (2012)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 鈴木絢子, 高橋隼, 中村友昭, 真鍋翔, 堺正太朗, 鶴巻亮一, 中岡礼奈, 辰巳信平, 谷伊織, 加藤則行, 梅本隆史, 押川智美, 三上峻, 倉本圭, 林祥介, 中川義次, 惑星科学研究センター
  • 雑誌名: 遊星人(日本惑星科学会学会誌) 巻: 21 ページ: 368-376
  • NAID: 110009562848
  • 査読あり
• [学会発表] 木星大気放射冷却に対する雲対流の寄与 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋康人, はしもとじょーじ, 石渡正樹, 高橋芳幸, 杉山耕一朗, 大西将徳, 倉本圭
  • 学会等名: 日本惑星科学会 2015 年秋季講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-10-14
• [学会発表] 雲解像モデルを用いた木星大気のマイクロ波熱放射 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山﨑健吾, 竹内覚, 杉山耕一朗
  • 学会等名: 日本惑星科学会 2015 年秋季講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-10-14
• [学会発表] 地球以外の惑星・衛星に見られる雲 ---地球の雲との共通点と相違点 --- (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗
  • 学会等名: 名古屋大学 地球水循環研究センター 公開講演会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-07-18
  • 招待講演
• [学会発表] 木星型惑星を想定した雲対流の数値計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 中島健介, 小高正嗣, 倉本圭, 林祥介
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2015 年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県）
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] 木星型惑星大気の雲対流の数値実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 中島健介, 小高正嗣, 倉本圭, 林祥介
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2015 年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] 木星型惑星を想定した雲対流の数値計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 中島健介, 小高正嗣, 倉本圭, 林祥介
  • 学会等名: 日本気象学会 2015 年度春季大会
  • 発表場所: つくば国際会議場 （茨城県）
  • 年月日: 2015-05-21 – 2015-05-24
• [学会発表] 木星型惑星大気の雲対流の数値実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 中島健介, 小高正嗣, 倉本圭, 林祥介
  • 学会等名: 日本気象学会 2015 年度春季大会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-05-21
• [学会発表] Numerical Simulations of Jupiter's Moist Convection Layer: Structure and Dynamics in Statistically Steady States (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sugiyama, K. Nakajima, M. Odaka, K. Kuramoto, Y.-Y. Hayashi
  • 学会等名: 46th Meeting of the Division for Planetary Sciences with Historical Astronomy Division, American Astronomical Siciety
  • 発表場所: JW Marriott Starr Pass (Arizona, USA)
  • 年月日: 2014-11-09 – 2014-11-14
• [学会発表] 木星大気の雲対流と大気構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 中島健介, 小高正嗣, 倉本圭, 林祥介
  • 学会等名: 日本気象学会 2014 年度秋季大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場 (福岡県)
  • 年月日: 2014-10-21 – 2014-10-23
• [学会発表] Numerical simulations of Jupiter's moist convection layer: Structure and dynamics in statistically steady states (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sugiyama, K. Nakajima, M. Odaka, K. Kuramoto, Y.-Y. Hayashi
  • 学会等名: The Joint Workshop of 6th International Workshop on Global Cloud Resolving Modeling and 3rd International Workshop on Nonhydrostatic Numerical Models.
  • 発表場所: RIKEN/AICS (Hyogo, Japan)
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 木星型惑星を想定した雲対流の数値計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 中島健介, 小高正嗣, 倉本圭, 林祥介
  • 学会等名: 日本惑星科学会2014年秋季講演会
  • 発表場所: 東北大学片平キャンパスさくらホ－ル (宮城県)
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Numerical Simulations of Jupiter’s Moist Convection Layer: Structure and Dynamics in Statistically Steady States (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sugiyama, K. Nakajima, M. Odaka, K. Kuramoto, Y.-Y. Hayashi
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences society 2014 Annual Meeting
  • 発表場所: Royton Sapporo Hotel (Hokkaido, Japan)
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] 巨大惑星を想定した雲対流の 2 次元数値計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 中島健介, 小高正嗣, 倉本圭, 林祥介
  • 学会等名: 日本気象学会 2014 年度春季大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館, 横浜情報文化センター (神奈川県)
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-24
• [学会発表] 巨大惑星を想定した雲対流の 2 次元数値計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 中島健介, 小高正嗣, 倉本圭, 林祥介
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2014 年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] 木星の大気構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗
  • 学会等名: 巨大惑星系研究会
  • 発表場所: 東京工業大学 地球生命研究所 (東京都)
  • 年月日: 2014-04-14
  • 招待講演
• [学会発表] 木星型惑星大気の雲対流の数値計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗
  • 学会等名: 国立天文台天文シミュレーションプロジェクトユーザーミーティング
  • 発表場所: 国立天文台 (東京都)
• [学会発表] 巨大惑星を想定した雲対流の2 次元数値計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 中島健介, 小高正嗣, 倉本圭, 林祥介
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2014 年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (神奈川県)
• [学会発表] 巨大惑星を想定した雲対流の2 次元数値計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 中島健介, 小高正嗣, 倉本圭, 林祥介
  • 学会等名: 日本気象学会 2014 年度春季大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館 (神奈川県)
• [学会発表] Numerical simulations of Jupiter's moist convection layer: Structure and dynamics in statistically steady states (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sugiyama, K. Nakajima, M. Odaka, K. Kuramoto, Y.-Y. Hayashi
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 2014 Annual Meeting
  • 発表場所: Royton Sapporo Hotel (Hokkaido, Japan)
• [学会発表] 木星大気の雲対流の直接数値計算: 雲対流の間欠性に関する考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 中島健介, 小高正嗣, 石渡正樹, 倉本圭, 西澤誠也, 高橋芳幸, 林祥介
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2013 年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ (千葉県)
• [学会発表] 木星大気の雲対流の直接数値計算: 雲対流の間欠性に関する考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 中島健介, 小高正嗣, 石渡正樹, 倉本圭, 西澤誠也, 高橋芳幸, 林祥介
  • 学会等名: 日本気象学会 2014 年度春季大会
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都)
• [学会発表] 木星大気の雲対流の直接数値計算: 雲対流の間欠性に関する考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 中島健介, 小高正嗣, 石渡正樹, 倉本圭, 西澤誠也, 高橋芳幸, 林祥介
  • 学会等名: 日本気象学会 2013 年度春季大会
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター (東京都)
• [学会発表] Numerical Modeling of Cloud Convection in Jupiter's Atmosphere: robustness and a mechanism of the intermittent emergence of vigorous cumulonimbus clouds (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, K., Nakajima, K., Odaka, M., Ishiwatari, M., Kuramoto, K., Nishizawa, S., Takahashi, Y.O., Hayashi, Y.-Y.
  • 学会等名: 2012 Fall Meeting, AGU
  • 発表場所: Moscone Center (San Francisco, USA)
• [学会発表] Construction of Hierarchical Models for the Fluid Dynamics in Earth and Planetary Sciences : DCMODEL project (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y.O., Sugiyama, K., Odaka, M., Ishiwatari, M., Sasaki, Y., Nishizawa, S., Nakajima, K., Takehiro, S., Hayashi, Y.-Y.
  • 学会等名: 2012 Fall Meeting, AGU
  • 発表場所: Moscone Center (San Francisco, USA)
• [学会発表] An attempt to estimate the static stability and the abundance of oxigen of Jupiter's lower atmosphere based on the vertical structure of large-scale disturbances (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawashita, S., Nakajima, K., Sugiyama, K.
  • 学会等名: 2012 Fall Meeting, AGU
  • 発表場所: Moscone Center (San Francisco, USA)
• [学会発表] 惑星科学研究センター (CPS) における知見アーカイブ (2012)
  • 著者名/発表者名: 杉山耕一朗, 鈴木絢子, 中村友昭, 真鍋翔, 堺正太朗, 鶴巻亮一, 辰巳信平, 中岡礼奈, 加藤則行, 谷伊織, 梅本隆史, 押川智美, 惑星科学研究センター
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会 2012 年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ (千葉県)
• [備考] 地球流体電脳倶楽部 deepconv プロジェクト
  • URL: http://www.gfd-dennou.org/library/deepconv/
• [備考] 地球流体電脳倶楽部 deepconv プロジェクト
  • URL: http://www.gfd-dennou.org/library/deepconv/
• [備考] 知見アーカイブ (mosir プロジェクト)
  • URL: https://www.cps-jp.org/~mosir/pub/