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

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24740317
• 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
• 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 / 惑星探査

研究実績の概要

火星大気大循環モデルDRAMATIC MGCMに氷雲の放射過程及び雲微物理効果の導入し、水循環シミュレーションの現実性を高めた。この改良により、過去に観測された水蒸気・氷雲量の季節・緯度変化をおおむね再現できるようになった。今後は2016年秋に観測開始予定のExoMars Trace Gas Orbiterのチームと連携し、水蒸気分布及びその同位体比観測からわかる火星の水環境の研究にこのMGCMを活用する。進捗状況及び今後の見通しは第21回大気化学討論会の招待講演で発表した。
合わせてMGCMの水平高分解能化を行い、熱圏の大気力学に最も大きな影響を与える水平波長200～350kmの重力波の励起と伝播について研究を進めた。この成果については1本目の論文がGeophysical Research Lettersに掲載され、現在2本目の論文の執筆を進めているとともに、国内のシンポジウム等で発表を行った。さらに2014年秋より火星周回観測を行うMAVEN探査機の解析から熱圏の重力波の振る舞いを導出し、鉛直1次元の重力波抵抗モデル及び大気大循環モデルで検証した論文がGeophysical Research Lettersに2本受理された。重力波研究については今後もMAVENチームとの緊密な連携が予定されている。
また、インド・ブラジルのチームがDRAMATIC MGCMの数値計算結果を用いて火星下層大気の電離層の様子を検証し、その論文がJournal of Geophysical Researchに掲載された。さらに奈良女子大学でMars Climate Sounder及びMars Global Surveyor電波掩蔽観測データとDRAMATIC MGCMの数値計算結果を用いて、火星のダスト・水循環と冬極域におけるCO2過飽和の経度依存性を検証した研究が国内外の学会で発表された。

研究成果

• [国際共同研究] MPI for Solar System Research(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: MPI for Solar System Research
• [国際共同研究] George Mason University/University of Colorado Boulder/University of California, Berkeley(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: George Mason University/University of Colorado Boulder/University of California, Berkeley
  • 他の機関数: 3
• [国際共同研究] Physical Research Laboratory(インド)
  • 国名: インド
  • 外国機関名: Physical Research Laboratory
• [国際共同研究] IN de Pesquisas Espaciais(ブラジル)
  • 国名: ブラジル
  • 外国機関名: IN de Pesquisas Espaciais
• [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 ページ: in press
  • 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 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 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 ページ: 9213―9222
  • DOI: 10.1002/2015GL066332
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [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 – 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 – 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 – 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 – 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 – 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 – 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 – 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 – 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 – 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 – 2015-11-10
  • 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 – 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 – 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 – 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 – 2015-05-27
  • 国際学会
• [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