地球型系外惑星における暴走温室状態の発生条件

• 研究課題/領域番号: 25400219
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 石渡 正樹 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (90271692)
• 研究分担者: 中島 健介 九州大学, 理学研究院, 助教 (10192668)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017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); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: 系外惑星 / 気候 / 同期回転惑星 / 太陽定数 / 暴走温室状態 / 大気大循環モデル / 射出限界 / 惑星半径 / 昼夜間熱輸送 / 生命存在可能性 / 雲スキーム

研究成果の概要

地球型の系外惑星における気候の多様性について理解することを目的として, 大気大循環モデルを用いて惑星半径・自転角速度・太陽定数・日射分布を変更したパラメータ実験を行なった. これにより, 地球型系外惑星における気候状態の太陽定数依存性, 暴走温室状態の発生条件を調べた. その結果, 同期回転惑星であっても日変化・年変化が存在する地球的な日射分布を持つ惑星であっても, 大気の赤外放射量の上限値が存在し, 全球平均日射吸収量がこの上限値を越えると暴走温室状態が発生することなどの結果が得られた.

研究成果

• [雑誌論文] Effects of radial distribution of entropy diffusivity on critical modes of anelastic thermal convection in rotating spherical shells (2018)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Youhei、Takehiro Shin-ichi、Ishiwatari Masaki、Yamada Michio
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 276 ページ: 36-43
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2017.09.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The circulation pattern and day-night heat transport in the atmosphere of a synchronously rotating aquaplanet: Dependence on planetary rotation rate (2015)
  • 著者名/発表者名: Noda, S., Ishiwatari, M., Nakajima, K., Takahashi, Y. O., Takehiro, S., Onishi, M., Hashimoto, G.. L., Kuramoto, K., and Hayashi, Y.-Y.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 282 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2016.09.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effective hydrodynamic hydrogen escape from an early Earth atmosphere inferred from high-accuracy numerical simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuramoto, K,...他2名
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: Volume 375 ページ: 312-318
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2013.05.050
  • 査読あり
• [学会発表] 地球気候の太陽定数依存性 : 海陸分布を考慮した大気大循環モデル実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松田 幸樹, 石渡 正樹, 高橋 芳幸, 林 祥介
  • 学会等名: 惑星科学会 2017 年度秋季大会
• [学会発表] 大気海洋海氷結合モデルを用いた全球海惑星気候の太陽定数依存性 に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河合佑太, 高橋芳幸, 石渡正樹, 西澤誠也, 竹広真一, 中島健介, 富田 浩文, 林祥介
  • 学会等名: 惑星科学会 2017 年度秋季大会
• [学会発表] 全球海惑星の気候レジーム -海洋大循環の効果- (2017)
  • 著者名/発表者名: 河合佑太, 高橋芳幸, 石渡正樹, 西澤誠也, 竹広真一, 中島健介, 富田 浩文, 林祥介
  • 学会等名: 日本気象学会2017年度秋季大会
• [学会発表] 暴走温室状態の発生条件に関する大気大循環モデル実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石渡正樹, 納多哲史, 中島健介, 高橋芳幸, 竹広真一, 林祥介
  • 学会等名: 2016 年日本天文学会春季大会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] GCM experiments on the occurrence condition of the runaway greenhouse state on Earth-like exoplanets (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishiwatari, M., Takahashi, Y.O., Nakajima, K., Takehiro, S., Kuramoto, K., Abe, Y., Hayashi, Y.-Y.
  • 学会等名: International Workshop on "Exoplanets and Disks:Their Formation and Diversity III"
  • 発表場所: ホテル日航八重山（沖縄県・那覇市）
  • 年月日: 2016-02-21
  • 国際学会
• [学会発表] A numerical experiment on occurrence condition of the runaway greenhouse state with an atmospheric general circulation model. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishiwatari, M., Noda, S., Nakajima, K., Takahashi, Y. O., Takehiro, S., Hayashi, Y.-Y.,
  • 学会等名: AOGS
  • 発表場所: China National Convention Centre, Beijing, China
  • 国際学会
• [学会発表] 地球型系外惑星の気候の数値的探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石渡正樹, 納多哲史, 中島健介, 高橋芳幸, 竹広真一, 林祥介
  • 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
• [学会発表] 暴走温室状態の発生条件に関する大気大循環モデル実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石渡正樹, 納多哲史, 中島健介, 高橋芳幸, 竹広真一, 林祥介
  • 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
• [学会発表] 同期回転水惑星大気循環の惑星半径依存性に関する数値実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石渡正樹, 増田和孝
  • 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: 2015-05-24
• [学会発表] 同期回転惑星の大気循環における雲の効果に関する数値実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石渡正樹
  • 学会等名: 日本気象学会秋季大会
  • 発表場所: 博多国際会議場
  • 年月日: 2014-10-21 – 2014-10-23
• [学会発表] 同期回転惑星大気の数値実験: 昼夜間熱輸送に関する検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石渡正樹
  • 学会等名: 惑星科学会秋季講演会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 雲の存在を考慮した同期回転惑星大気の数値実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石渡正樹, 阿部豊, 倉本圭, 高橋芳幸
  • 学会等名: 日本気象学会 2013 年度春季大会
  • 発表場所: 仙台国際センター, 宮城県
• [学会発表] 同期回転惑星大気の数値実験: 非灰色放射スキームと雲スキームを用い た場合 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石渡正樹, 阿部豊, 倉本圭, 高橋芳幸
  • 学会等名: 日本惑星科学会 2013 年度秋季講演会
  • 発表場所: 石垣市民会館, 沖縄県
• [備考] 地球流体電脳倶楽部
  • URL: http://www.gfd-dennou.org
• [備考] 地球流体電脳クラブ
  • URL: http://www.gfd-dennou.org
• [備考] 地球流体電脳倶楽部
  • URL: http://dennou-k.gfd-dennou.org/