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地磁気データで明らかにする核-マントル結合の時空間変動

公募研究

研究領域核-マントルの相互作用と共進化~統合的地球深部科学の創成~
研究課題/領域番号 16H01116
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学

研究代表者

松島 政貴  東京工業大学, 理学院, 助教 (20242266)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード地磁気永年変化 / 核-マントル結合 / 地球ダイナモ
研究実績の概要

地磁気を生成・維持しているダイナモ作用は外核内の流れによって生じている。核-マントル境界における下降流および内核境界における上昇流の空間的組み合わせは外核内の流れのスケールやパターンを決める。流れのパターンは磁場生成過程に影響するので、地磁気の分布や永年変化にその影響が現れる。つまり、核-マントル結合の時空間変動の情報は、外核内の流れの時空間変動に含まれている。そして、外核内の流れの情報は地磁気データに含まれている。そこで、地磁気モデルを用いて外核内の流れを求める。そして、推定された外核内の流れの空間分布および時間変動から核-マントル結合の時空間変動を明らかにする。
Matsushima (2015) では、コア-マントル境界における粘性境界層下部の流れが地衡流であるという制約が課されていた。前年度、その手法を発展させることにより、つまり、流れが磁気地衡流であるという制約を課すことにより推定方法が改良されたことが確認された。しかしながら、コアの電気伝導度として以前から使われている値を採用した。近年の第一原理計算や室内実験に基づいたコアの電気伝導度の値は数倍から数十倍程度大きい。今年度は、コアの電気伝導度をパラメータとして、それがコアの流れを推定する際にどのように影響するかを調べた。コアの電気伝導度は誘導方程式の拡散項に含まれるので、磁場の動径方向についての2階微分の表現に寄与する。しかしながら、コア内部の磁場を計算するときのテイラー展開の2次の項に関連するだけであり、この点に関しては大きな影響がないことが確認された。一方、磁気地衡流制約の下ではローレンツ力の項が電気伝導度に比例する。そのため、電気伝導度が大きいほどコア内の流れのトロイダル成分が小さくなることがわかった。コア内の流れの推定にはより正確なコアの電気伝導度の値が必須である。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件)

  • [学会発表] Spatiotemporal variations of core-mantle coupling revealed by geomagnetic field data (FY2017)2018

    • 著者名/発表者名
      Matsushima, M.
    • 学会等名
      International Symposium and FY2017 Annual General Meeting, Interaction and Coevolution of the Core and Mantle
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Eddy viscosity of core flow estimated from geomagnetic field data2017

    • 著者名/発表者名
      Matsushima, M.
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017年大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] コア表面付近の流れと渦粘性2017

    • 著者名/発表者名
      松島政貴
    • 学会等名
      第49回地磁気・古地磁気・岩石磁気学分科会夏の学校
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effect of core electrical conductivity on the modeling of core surface flow in a magnetostrophic state2017

    • 著者名/発表者名
      Matsushima, M.
    • 学会等名
      第142回地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effect of core electrical conductivity on the modeling of core surface flow in a geostrophic state2017

    • 著者名/発表者名
      Matsushima, M.
    • 学会等名
      American Geophysical Union 2017 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Eddy viscosity of core flow inferred from comparison between time evolutions of the length-of-day and a core surface flow model2016

    • 著者名/発表者名
      Matsushima, M.
    • 学会等名
      American Geophysical Union 2016 Fall Meeting
    • 発表場所
      Moscone Center (San Francisco, CA, U.S.A.)
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic effects of the geomagnetic field on the modeling of core surface flow2016

    • 著者名/発表者名
      Matsushima, M.
    • 学会等名
      第140回地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-11-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Core flows inside and below a viscous boundary layer at the core surface2016

    • 著者名/発表者名
      Matsushima, M.
    • 学会等名
      The 15th Symposium of Study of the Earth's Deep Interior
    • 発表場所
      La Cite (Nantes, France)
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatial and temporal variation of vorticity at the core surface estimated from geomagnetic field data2016

    • 著者名/発表者名
      Matsushima, M.
    • 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
      2016-05-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 核-マントルの相互作用と共進化

    • URL

      http://www.geo.titech.ac.jp/~mmatsush/research/kaken/core-mantle/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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