表層過程と大気散逸を考慮した火星大気の水循環と水素同位体比分布のシミュレーション

• 研究課題/領域番号: 24740317
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 黒田 剛史 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40613394)
• 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: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 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: 火星 / 大気大循環モデル / 大気物質循環 / 大気重力波 / 高分解能計算 / 惑星探査 / 大気力学 / 大気物質輸送 / 国際研究者交流・ドイツ / 国際研究者交流・インド / 国際情報交換・英国 / 惑星大気における雲生成 / 国際情報交換・米国 / 水循環 / 同位体比分別 / 国際研究者交流・スウェーデン

研究成果の概要

本研究課題によって火星大気における物質循環、特に水循環・HDO/H2O同位体分別過程及び二酸化炭素氷雲生成・沈降による季節極冠生成過程を含む3次元モデリングについて大きく進展し、今後様々な観測データと連携して火星物質循環研究の土台となるモデルがほぼ完成した。観測との連携について一部の成果は論文発表され、とりわけ北極域冬季の二酸化炭素降雪・季節極冠生成シミュレーションの成果はNature Geoscienceにハイライトされるなど注目を集めた。また高分解能計算による重力波の励起と伝播の研究も、世界に先駆けて進めた。

研究成果

• [国際共同研究] MPI for Solar System Research(ドイツ)
• [国際共同研究] George Mason University/University of Colorado Boulder/University of California, Berkeley(米国)
• [国際共同研究] Physical Research Laboratory(インド)
• [国際共同研究] IN de Pesquisas Espaciais(ブラジル)
• [雑誌論文] Comparison of the Martian thermospheric density and temperature from IUVS/MAVEN data and general circulation modeling (2016)
  • 著者名/発表者名: Medvedev, A.S., H. Nakagawa, C. Mockel, E. Yigit, T. Kuroda, P. Hartogh, K. Terada, N. Terada, K. Seki, N.M. Schneider, S.K. Jain, J.S. Evans, J.I. Deighan, W.E. McClintock, D. Lo and B.M. Jakosky
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 43 号: 7 ページ: 3095-3104
  • DOI: 10.1002/2016gl068388
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dust storm and electron density in the equatorial D regionionosphere of Mars: Comparison with Earth’s ionosphere from rocket measurements in Brazil (2015)
  • 著者名/発表者名: Haider, S.A., I.S. Batista, M.A. Abdu, P. Muralikrishna, S.Y. Shah and T. Kuroda
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research Space Physics 巻: 120 号: 10 ページ: 8968-8977
  • DOI: 10.1002/2015ja021630
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High-altitude gravity waves in the Martian thermosphere observed by MAVEN/NGIMS and modeled by a gravity wave scheme (2015)
  • 著者名/発表者名: Yigit, E., S.L. England, G. Liu, A.S. Medvedev, P.R. Mahaffy, T. Kuroda and B.M. Jakosky
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 42 号: 21 ページ: 8993-9000
  • DOI: 10.1002/2015gl065307
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A global view of gravity waves in the Martian atmosphere inferred from a high-resolution general circulation model (2015)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, T., A.S. Medvedev, E. Yigit and P. Hartogh
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 42 号: 21 ページ: 9213-9222
  • DOI: 10.1002/2015gl066332
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Estimation of changes in the composition of the Martian atmosphere caused by CO2 condensation from GRS Ar measurements and its application to the rederivation of MGS radio occultation measurements (2014)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, K., S. Ikeda, T. Kuroda, S. Tellmann and M. Paetzold
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Planets 巻: 119 号: 12 ページ: 2510-2521
  • DOI: 10.1002/2014je004629
  • 査読あり
• [雑誌論文] General circulation modeling of the Martian upper atmosphere during global dust storms (2013)
  • 著者名/発表者名: Alexander S. Medvedev, Erdal Yigit, Takeshi Kuroda and Paul Hartogh
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 118 号: 10 ページ: 2234-2246
  • DOI: 10.1002/2013je004429
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon dioxide ice clouds, snowfalls, and baroclinic waves in the northern winter polar atmosphere of Mars (2013) (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, T., A.S. Medvedev, Y. Kasaba and P. Hartogh
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett 巻: 40, 8 号: 8 ページ: 1484-1488
  • DOI: 10.1002/grl.50326
  • 査読あり
• [学会発表] Comparison of the Martian thermospheric density and temperature from IUVS/MAVEN data and general circulation modeling (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, H., A.S. Medvedev, C. Mockel, E. Yigit, T. Kuroda, P. Hartogh, K. Terada, N. Terada, K. Seki, N.M. Schneider, S.K. Jain, J.S. Evans, J.I. Deighan, W.E. McClintock and D. Lo
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2016-05-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Longitudinal dependence of CO2 supersaturation during northern winter in the Martian atmosphere (2016)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, K., Y. Morii, N. Oda and T. Kuroda
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2016-05-23
  • 国際学会
• [学会発表] Study of the generation and propagation of the gravity waves in the Martian atmosphere using a high-resolution general circulation model (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, T., A.S. Medvedev, E. Yigit and P. Hartogh
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2016-05-23
  • 国際学会
• [学会発表] Regional coupling between lower and upper atmosphere revealed by MAVEN/IUVS and complementary study by Earth-based observations (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, H., A. Medvedev, C. Mockel, S. Jain, S. Evans, N. Schneider, T. Kuroda, N. Terada, K. Terada, K. Seki, S. Aoki, H. Sagawa, Y. Kasaba, K. Takami, I. Murata, G. Sonnabend, M. Sornig, M. Kagitani, T. Saka noi, S. Okano, M. Taguchi, J. Kuhn and J. Ritter
  • 学会等名: International GEMSIS and ASINACTR-G2602 Workshop: Future Perspectives of Researches in Space Physics
  • 発表場所: 名古屋大学野依記念学術交流館(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2016-03-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Generation and propagation of gravity wave ac tivities in Martian lower atmosphere simulated by a high-resolution GCM (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, T., A.S. Medvedev, E. Yigit and P. Hartogh
  • 学会等名: International GEMSIS and ASINACTR-G2602 Workshop: Future Perspectives of Researches in Space Physics
  • 発表場所: 名古屋大学野依記念学術交流館(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2016-03-24
  • 国際学会
• [学会発表] 火星大気における CO2 過飽和に対する大気波動の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野口克行, 森井靖子, 小田尚香, 黒田剛史
  • 学会等名: 第29回大気圏シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所(神奈川県相模原市)
  • 年月日: 2016-03-07
  • 招待講演
• [学会発表] 高分解能火星 GCM による重力波の励起と伝播のシミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 黒田剛史, A.S. Medvedev, E. Yigit and P. Hartogh
  • 学会等名: 第29回大気圏シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所(神奈川県相模原市)
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] Study of the gravity waves on Mart ian atmosphere using a high- resolution Mars General Circulation Model (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, T., A.S. Medvedev, E. Yigit and P. Hartogh
  • 学会等名: 第17回惑星圏研究会
  • 発表場所: 東北大学青葉記念会館(宮城県仙台市)
  • 年月日: 2016-02-24
• [学会発表] 高分解能火星GCMが示した火星大気重力波の励起と伝播 (2015)
  • 著者名/発表者名: 黒田剛史, A.S. Medvedev, E. Yigit and P. Hartogh
  • 学会等名: 地球型惑星圏環境に関する研究集会
  • 発表場所: 立教大学太刀川記念館(東京都豊島区)
  • 年月日: 2015-12-22
• [学会発表] A study on the relationships among water ice clouds, dust and temperature in the Martian atmosphere by using MRO-MCS data (2015)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, K., M. Yamaya, A. Fujio, T. Kuroda and H. Hayashi
  • 学会等名: 2nd COSPAR Symposium
  • 発表場所: Foz do Iguacu (ブラジル)
  • 年月日: 2015-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] MRO-MCS データを利用した火星大気のダスト、気温、水氷雲の間に見られる関係 の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野口克行, 黒田剛史, 林寛生
  • 学会等名: 第138回 地球電磁気･地球惑星圏学会 総会・講演会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス(東京都文京区)
  • 年月日: 2015-11-03
• [学会発表] Approaches to the material transport and climate change on Mars using a general circulation model (2015)
  • 著者名/発表者名: 黒田剛史
  • 学会等名: 第21回大気化学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学地球生命研究所(東京都目黒区)
  • 年月日: 2015-10-20
  • 招待講演
• [学会発表] 木星成層圏大気力学の概要/GCMにより示唆される火星大気における重力波の重要性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 黒田剛史
  • 学会等名: 第287回生存圏シンポジウム「電波を用いた観測が切り拓く地球および惑星大気科学」
  • 発表場所: 奈良女子大学(奈良県奈良市)
  • 年月日: 2015-06-01
• [学会発表] GCMにより示唆される火星大気における重力波の重要性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 黒田剛史
  • 学会等名: 京都大学生存圏研究所研究集会 「電波を用いた観測が切り拓く地球および惑星大気科学」
  • 発表場所: 奈良女子大学（奈良県奈良市）
  • 年月日: 2015-06-01
• [学会発表] Interannual analyses of the longitudinal distributions of Martian water ice clouds, dust and temperature obtained by thermal infrared measurements of MRO-MCS (2015)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, K., M. Yamaya, A. Fujio, T. Kuroda and H. Hayashi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2015-05-27
  • 国際学会
• [学会発表] Atmospheric dynamics and material transport in the Martian lower atmosphere: towards the connection to upper atmosphere (2015)
  • 著者名/発表者名: 黒田剛史
  • 学会等名: 第15回惑星圏研究会
  • 発表場所: 東北大学青葉サイエンスホール（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2015-02-17
  • 招待講演
• [学会発表] 火星GCMを用いた大気上下結合シミュレーション，および重力波の効果の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒田剛史
  • 学会等名: 地球型惑星圏環境に関する研究集会
  • 発表場所: 立教大学太刀川記念館（東京都）
  • 年月日: 2014-12-26
• [学会発表] 火星極域の大気環境と二酸化炭素降雪：天気予報の可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒田剛史
  • 学会等名: 日本惑星科学会2014年秋季講演会
  • 発表場所: 東北大学片平さくらホール（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] O2 snowfalls, seasonal ice cap formations and baroclinic waves in the winter polar atmosphere of Mars (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, T., A.S. Medvedev, Y. Kasaba and P. Hartogh
  • 学会等名: 40th COSPAR Scientific Assembly
  • 発表場所: Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
  • 年月日: 2014-08-03
• [学会発表] CO2 Snowfalls, seasonal ice cap formations and baroclinic waves in the winter polar atmosphere of Mars (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda
  • 学会等名: COSPAR 2014
  • 発表場所: Moscow, Russia
• [学会発表] Current status and future prospects of the observation and modeling of Martian atmosphere (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒田剛史
  • 学会等名: 第15回惑星圏研究会
  • 発表場所: 東北大学青葉記念会館
  • 招待講演
• [学会発表] CO2 Snowfalls Modulated by the Baroclinic Waves in the Northern Winter Polar Atmosphere of Mars (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda
  • 学会等名: Fifth international workshop on the Mars atmosphere: Modelling and observations
  • 発表場所: Oxford, UK
• [学会発表] Simulated CO2 Snowfalls and Baroclinic Waves in the Northern Winter Polar Atmosphere on Mars: Feasibility of Forecasts (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2013
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
• [学会発表] Simulated CO2 Snowfalls on Mars: Feasibility of Forecasts (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda
  • 学会等名: 1st COSPAR symposium
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
• [学会発表] CO2 Snowfalls and Baroclinic Waves in the Northern Winter Polar Atmosphere of Mars (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda
  • 学会等名: European Planetary Science Congress 2013
  • 発表場所: London, UK
• [学会発表] Interactions between CO2 Snowfalls and Baroclinic Waves in the Winter Polar Atmosphere of Mars (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda
  • 学会等名: AOGS 2013
  • 発表場所: Brisbane, Australia
• [学会発表] CO2 snowfalls affected by the baroclinic waves in the winter polar atmosphere of Mars (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年度連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] 火星におけるCO2 大気の凝結と傾圧不安定波の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒田剛史, 笠羽康正, Alexander S. Medvedev, Paul Hartogh
  • 学会等名: 第27回大気圏シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究所
• [学会発表] 火星の冬極におけるCO2大気凝結と傾圧不安定波の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒田 剛史, Alexander S. Medvedev, 笠羽 康正, Paul Hartogh
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] Interactions Between CO2 Snowfalls and Baroclinic Waves in the Winter Polar Atmosphere of Mars (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda, Alexander S. Medvedev, Yasumasa Kasaba and Paul Hartogh
  • 学会等名: AOGS 2013
  • 発表場所: Brisbane Convention & Exhibition Centre, Australia
• [学会発表] Simulation of the water cycle on Mars: Effects of the supersaturation (2012)
  • 著者名/発表者名: 黒田剛史
  • 学会等名: 第13回惑星圏研究会
  • 発表場所: 東北大学青葉記念会館
• [学会発表] Modeling and observation of the water isotopic ratios on Mars: Approach to the climate changes (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda, Hideo Sagawa, Yasuko Kasai, Naoki Terada and Yasumasa Kasaba
  • 学会等名: Mars Recent Climate Change Workshop
  • 発表場所: NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA, USA
• [学会発表] 火星大気における水同位体比の観測計画と大気大循環モデルを用いたシミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 黒田剛史, 佐川英夫, 笠井康子, 笠羽康正
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] Modeling of the atmospheric water cycle including the isotopic ratio on Mars (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda, Naoki Terada, Yasuko Kasai and Yasumasa Kasaba
  • 学会等名: Comparable Climatology of Terrestrial Planets
  • 発表場所: Hotel Boulderado, Boulder, CO, USA
• [学会発表] Investigations of the water isotopic ratios on Mars by modeling and observation: Approach to the climate changes (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda, Hideo Sagawa, Yasuko Kasai, Naoki Terada and Yasumasa Kasaba
  • 学会等名: 39th COSPAR Scientific Assembly
  • 発表場所: Narayana Murthy Centre of Excellence, Mysore, India
• [学会発表] Modeling of the atmospheric water and its isotopic ratio on Mars (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda
  • 学会等名: International Symposium on Atmospheres of Terrestrial Planets: Observation & Modeling
  • 発表場所: Physical Research Laboratory, Ahmedabad, India
  • 招待講演
• [学会発表] Scientific Targets of the Mars Sub-millimetre Sounder FIRE (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda, Hideo Sagawa, Yasuko Kasai, Paul Hartogh, Joachim Urban, Hiromu Nakagawa and Yasumasa Kasaba
  • 学会等名: AOGS-AGU (WPGM) Joint Assembly 2012
  • 発表場所: Resorts World Convention Centre, Singapore
• [学会発表] Simulation of the Water Cycle on Mars: Impacts of Supersaturation (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda
  • 学会等名: AOGS-AGU (WPGM) Joint Assembly 2012
  • 発表場所: Resorts World Convention Centre, Singapore
• [学会発表] Modeling and observation of the atmospheric water cycle and isotopic fractionation on Mars (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda, Hideo Sagawa, Hiromu Nakagawa, Yasuko Kasai, Naoki Terada and Yasumasa Kasaba
  • 学会等名: European Planetary Science Congress 2012
  • 発表場所: IFEMA-Feria de Madrid, Madrid, Spain
• [学会発表] Modeling of the atmospheric water and its isotopic fractionations on Mars (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda
  • 学会等名: Rocks ‘n’ Stars
  • 発表場所: Veranstaltungszentrum am Wilhelmsplatz, Goettingen, Germany
• [学会発表] Approach to the history of water environment on Mars from the detections of water isotopic ratios and numerical simulations using an atmospheric general circulation model (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kuroda, Hideo Sagawa, Hiromu Nakagawa, Yasuko Kasai, Naoki Terada and Yasumasa Kasaba
  • 学会等名: 3rd Conference on Terrestrial Mars Analogues
  • 発表場所: Hotel Meridien N'Fis, Marrakech, Morocco
• [学会発表] 大気大循環モデル(GCM)を用いた火星大気力学・物質循環研究の現状 (2012)
  • 著者名/発表者名: 黒田剛史
  • 学会等名: 火星大気圏・電磁圏研究会
  • 発表場所: 立教大学
  • 招待講演
• [備考] 黒田剛史さん（東北大学助教）に聞く 「気象学から宇宙へ ― 異分野をつなぐ存在へ」
  • URL: http://c.gp.tohoku.ac.jp/~promotion/interview/article-vol5.html
• [備考] 東北大学大学院 惑星大気物理学分野
  • URL: http://pat.gp.tohoku.ac.jp/
• [備考] 黒田剛史(惑星気象学)ホームページ
  • URL: http://kuroda.dramatic-planets.com/
• [備考] 東北大学大学院 惑星大気物理学分野
  • URL: http://pat.gp.tohoku.ac.jp/
• [備考] 黒田剛史(惑星気象学)ホームページ
  • URL: http://kuroda.dramatic-planets.com/
• [備考] 黒田剛史 (惑星気象学) ホームページ
  • URL: http://kuroda.dramatic-planets.com/
• [備考] 東北大・惑星大気
  • URL: http://pat.gp.tohoku.ac.jp/