| 研究課題/領域番号 |
25400470
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 京都産業大学 |
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研究代表者 |
高木 征弘 京都産業大学, 理学部, 准教授 (00323494)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 大気スーパーローテーション / 熱潮汐波 / ギーラッシュメカニズム |
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| 研究概要 |
金星大気の雲層（高度 45-70 km 付近）で励起される熱潮汐波の下方伝播を正確に表現するために鉛直グリッドの改良を行った。次に、改良した金星大気大循環モデル（放射過程はニュートン冷却で簡略化したもの）を用いて、雲層付近のスーパーローテーション対する熱潮汐波メカニズムとギーラッシュメカニズムの効果を検証した。太陽加熱を東西平均成分とそれ以外の波成分に分け、スーパーローテーション状態を初期条件として数値計算を行った結果、雲層付近のスーパーローテーションは熱潮汐波メカニズムとギーラッシュメカニズムによって、独立に維持される可能性が示された。ただし、形成された平均東西流はそれぞれのメカニズムによって特徴的な緯度分布を示しており、熱潮汐波メカニズムでは顕著な赤道ジェット、ギーラッシュメカニズムでは中高緯度ジェットが形成された。最近の観測的研究によると、雲頂付近のスーパーローテーションの緯度分布は低緯度でほぼ等速分布になっており、赤道ジェットや中高緯度ジェットはあまりみられない（Moissl et al. 2009; Machado et al. 2012; Kouyama et al. 2012, 2013）．そこで，太陽加熱として東西平均成分と波成分の両方を加えたところ、観測結果と非常によく似た分布の平均東西流が形成された。つまり、現実的な大気スーパーローテーションが維持されるためには、熱潮汐波メカニズムとギーラッシュメカニズムの両方が必要である。これまでこの２つのメカニズムは対立的に考えられ、同時には作動しないと考えられてきたが、少なくとも雲層付近においては協調的に作動することを示すことができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
熱潮汐波の鉛直伝播を正確に表現するための改良を行い、平成２５年度に計画された熱潮汐波メカニズムの再検証を実施した。ただし、各種パラメータへの依存性の検証は不十分である。また、平成２５年度の研究計画では、精密な放射過程を導入することにより、より現実的な数値シミュレーションを実施する予定であったが、これは延期することにした。簡略化した放射過程を備えた数値モデルを用いて、熱潮汐波メカニズムとギーラッシュメカニズムの両方を考慮した数値計算を実施した結果、放射過程を精密化によるモデルの高度化の前に、両メカニズムの力学的な相互作用に着目した研究を行う必要が判明したためである。そこで平成２５年度は、雲層付近のスーパーローテーションの維持に熱潮汐波と子午面循環（ギーラッシュメカニズム）がどのように寄与するかに注目した研究を行い、熱潮汐波メカニズムとギーラッシュメカニズムの両方を考慮することによって現実的な大気スーパーローテーションが維持されることを示すことができた。これまでこの２つのメカニズムは対立的に考えられ、同時には作動しないと考えられてきたが、少なくとも雲層付近においては協調的に作動することを示す成果である。以上より、パラメータ研究にやや不十分な点が残され、精密な放射過程の導入が延期されたものの、研究計画はおおむね順調に進呈しているものと判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
熱潮汐波メカニズムとギーラッシュメカニズムはこれまで対立的に考えられており、両者は互いを抑制すると考えられてきた。ところが、実はこの２つのメカニズムが協調的に作動することで、現実の金星大気スーパーローテーションが維持されている可能性が出てきた。熱潮汐波や子午面循環、あるいは順圧不安定波や傾圧不安定波といった不安定波による運動量や熱の輸送を明らかにすることより、雲層付近のスーパーローテーションの現実的な維持メカニズムを決定したい。また、平成２５年度の研究計画のうち、熱潮汐波メカニズムおよびギーラッシュメカニズムのパラメータ依存性を詳しく調べる予定である。特に、理論的に予想されている多重平衡状態の存在が、熱潮汐波メカニズムとギーラッシュメカニズムに与える影響を明らかにすることが重要であると考えられる。さらに、時間的に可能であれば、放射過程を精密化することにより、雲層以下の子午面循環の分布を詳細に調べ、雲層以下のスーパーローテーションの維持メカニズムを明らかにすべきであろう。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
水平解像度を高くした数値計算を実行するために必要な並列計算機を購入する予定で直接経費を計上していたが、予備的な計算の結果、比較的低解像度の数値計算を複数同時に実行し、パラメータスタディする必要性が出てきた。このため、当初の予定を変更し、これに適した計算機を必要台数購入したため、繰り越しの必要が生じた。
研究計画の実施に必要な計算機の購入と国際学会への出席を予定している。
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