• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実施状況報告書

アンモニアの凝結・化学反応・水溶液の詳細計算から迫る木星大気の雲対流構造

研究課題

研究課題/領域番号 21K03651
研究機関松江工業高等専門学校

研究代表者

杉山 耕一朗  松江工業高等専門学校, 情報工学科, 准教授 (60463733)

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) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワード木星大気 / 雲対流 / 雲解像モデル / 惑星大気 / 数値モデリング
研究実績の概要

本研究はアンモニアの凝結・化学反応・水溶液の詳細計算の実現と,これを組み込んだ雲解像モデルによる動的数値シミュレーションによって,厚い雲に覆われた木星の大気構造に迫ることを目的とする.アンモニアの詳細計算モジュールは多成分多相系の取り扱いが可能となるように,ギブス自由エネルギー最小化法に基づいて定式化する.この方法は平衡組成はギブス自由エネルギーの最小化された状態として決まることを用いており,温度・圧力を与えた時にギブス自由エネルギーが最小化される系の組成を元素数保存の条件下で反復的に求める.この方法を採用することで,アンモニアの凝結物・化学反応生成物・水溶液の存在度を平衡大気組成として一度に解くことができる.アルゴリズムとしては制約付き最適化法の 1 つである RAND 法を用いる.
当該年は本研究を実現するために必須となるプログラム群の開発に注力した.1 つ目はアンモニア詳細計算モジュールの開発であり,単体テストを段階的に実施してきた.多成分多相系で化学反応と水溶液の生じる条件下での計算について精度向上と速度向上を実現すべく改良を加えている.2 つ目はアンモニア詳細計算モジュールを組み込む先の雲解像モデルの改良である.雲解像モデル内の凝結性成分の取り扱い方法を改良することにより,プログラムの構造がシンプルで読みやすくなり,かつ計算速度向上も見込めると考え,雲解像モデルのプログラム改良も実施している.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

アンモニアの詳細計算モジュールと,モジュール組み込み先である雲対流モデルの両方に対して,リファクタリングの必要が生じた.その作業に手間と時間がかかっている.

今後の研究の推進方策

翌年度は,継続事項であるアンモニアの詳細計算モジュールの開発と雲解像モデルの改良に目途を付ける.テスト計算を繰り返し実施した後に,雲解像モデルによる動的数値シミュレーションの予備的実験に着手する.
翌々年度は,計算領域を2次元とし,アンモニアなどの凝結成分の存在度をパラメタとした動的数値シミュレーションを多数実行する.個々の雲の生成消滅の様相,ならびに雲の生成消滅が繰り返された結果として実現する温度・成層構造,物質分布,流れ場を掌握し,雲対流構造の特徴ならびにアンモニア蒸気の空間分布を凝結成分の存在度というパラメタ上に位置付ける.最終的には動的数値シミュレーションで得られたパラメタ依存性を従来の理論的研究や探査機などの観測結果と比較し,厚い雲に覆われた木星の大気構造に迫ることを目指す.

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍のために予定していた学会や研究打合せのための出張が取りやめになった.それに合わせて予算執行計画を修正し,繰り越し予算で次年度に計算機資産の更新を行う予定である.

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件)

  • [雑誌論文] 木星型惑星の大気における蒸発下降流の抑制について2023

    • 著者名/発表者名
      永里奈々
    • 雑誌名

      九州大学大学院理学府地球惑星科学専攻修士論文

      巻: - ページ: -

  • [雑誌論文] 惑星大気雲解像モデルに向けた不等間隔格子用計算モジュールの開発と金星大気への応用に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      若木亮佑
    • 雑誌名

      松江工業高等専門学校専攻科論文

      巻: - ページ: -

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi