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 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24740317
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 黒田 剛史 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40613394)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 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

Outline of Annual Research Achievements

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。

Research Products

• [Int'l Joint Research] MPI for Solar System Research(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: MPI for Solar System Research
• [Int'l Joint Research] George Mason University/University of Colorado Boulder/University of California, Berkeley(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: George Mason University/University of Colorado Boulder/University of California, Berkeley
  • # of Other Institutions: 3
• [Int'l Joint Research] Physical Research Laboratory(インド)
  • Country Name: INDIA
  • Counterpart Institution: Physical Research Laboratory
• [Int'l Joint Research] IN de Pesquisas Espaciais(ブラジル)
  • Country Name: BRAZIL
  • Counterpart Institution: IN de Pesquisas Espaciais
• [Journal Article] Comparison of the Martian thermospheric density and temperature from IUVS/MAVEN data and general circulation modeling (2016)
  • Author(s): 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
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 43 Pages: in press
  • DOI: 10.1002/2016GL068388
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Dust storm and electron density in the equatorial D regionionosphere of Mars: Comparison with Earth’s ionosphere from rocket measurements in Brazil (2015)
  • Author(s): Haider, S.A., I.S. Batista, M.A. Abdu, P. Muralikrishna, S.Y. Shah and T. Kuroda
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Space Physics Volume: 120 Pages: 8968―8977
  • DOI: 10.1002/2015JA021630
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] High-altitude gravity waves in the Martian thermosphere observed by MAVEN/NGIMS and modeled by a gravity wave scheme (2015)
  • Author(s): Yigit, E., S.L. England, G. Liu, A.S. Medvedev, P.R. Mahaffy, T. Kuroda and B.M. Jakosky
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 42 Pages: 8993―9000
  • DOI: 10.1002/2015GL065307
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A global view of gravity waves in the Martian atmosphere inferred from a high-resolution general circulation model (2015)
  • Author(s): Kuroda, T., A.S. Medvedev, E. Yigit and P. Hartogh
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 42 Pages: 9213―9222
  • DOI: 10.1002/2015GL066332
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Comparison of the Martian thermospheric density and temperature from IUVS/MAVEN data and general circulation modeling (2016)
  • Author(s): 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
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
  • Year and Date: 2016-05-23 – 2016-05-23
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Longitudinal dependence of CO2 supersaturation during northern winter in the Martian atmosphere (2016)
  • Author(s): Noguchi, K., Y. Morii, N. Oda and T. Kuroda
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
  • Year and Date: 2016-05-23 – 2016-05-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Study of the generation and propagation of the gravity waves in the Martian atmosphere using a high-resolution general circulation model (2016)
  • Author(s): Kuroda, T., A.S. Medvedev, E. Yigit and P. Hartogh
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
  • Year and Date: 2016-05-23 – 2016-05-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Regional coupling between lower and upper atmosphere revealed by MAVEN/IUVS and complementary study by Earth-based observations (2016)
  • Author(s): 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
  • Organizer: International GEMSIS and ASINACTR-G2602 Workshop: Future Perspectives of Researches in Space Physics
  • Place of Presentation: 名古屋大学野依記念学術交流館(愛知県名古屋市)
  • Year and Date: 2016-03-24 – 2016-03-24
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Generation and propagation of gravity wave ac tivities in Martian lower atmosphere simulated by a high-resolution GCM (2016)
  • Author(s): Kuroda, T., A.S. Medvedev, E. Yigit and P. Hartogh
  • Organizer: International GEMSIS and ASINACTR-G2602 Workshop: Future Perspectives of Researches in Space Physics
  • Place of Presentation: 名古屋大学野依記念学術交流館(愛知県名古屋市)
  • Year and Date: 2016-03-24 – 2016-03-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 火星大気における CO2 過飽和に対する大気波動の役割 (2016)
  • Author(s): 野口克行, 森井靖子, 小田尚香, 黒田剛史
  • Organizer: 第29回大気圏シンポジウム
  • Place of Presentation: 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)
  • Year and Date: 2016-03-07 – 2016-03-07
  • Invited
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 黒田剛史, A.S. Medvedev, E. Yigit and P. Hartogh
  • Organizer: 第29回大気圏シンポジウム
  • Place of Presentation: 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)
  • Year and Date: 2016-03-07 – 2016-03-07
• [Presentation] Study of the gravity waves on Mart ian atmosphere using a high- resolution Mars General Circulation Model (2016)
  • Author(s): Kuroda, T., A.S. Medvedev, E. Yigit and P. Hartogh
  • Organizer: 第17回惑星圏研究会
  • Place of Presentation: 東北大学青葉記念会館(宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2016-02-24 – 2016-02-24
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 黒田剛史, A.S. Medvedev, E. Yigit and P. Hartogh
  • Organizer: 地球型惑星圏環境に関する研究集会
  • Place of Presentation: 立教大学太刀川記念館(東京都豊島区)
  • Year and Date: 2015-12-22 – 2015-12-22
• [Presentation] A study on the relationships among water ice clouds, dust and temperature in the Martian atmosphere by using MRO-MCS data (2015)
  • Author(s): Noguchi, K., M. Yamaya, A. Fujio, T. Kuroda and H. Hayashi
  • Organizer: 2nd COSPAR Symposium
  • Place of Presentation: Foz do Iguacu (ブラジル)
  • Year and Date: 2015-11-09 – 2015-11-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 野口克行, 黒田剛史, 林寛生
  • Organizer: 第138回 地球電磁気･地球惑星圏学会 総会・講演会
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス(東京都文京区)
  • Year and Date: 2015-11-03 – 2015-11-03
• [Presentation] Approaches to the material transport and climate change on Mars using a general circulation model (2015)
  • Author(s): 黒田剛史
  • Organizer: 第21回大気化学討論会
  • Place of Presentation: 東京工業大学地球生命研究所(東京都目黒区)
  • Year and Date: 2015-10-20 – 2015-10-20
  • Invited
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 黒田剛史
  • Organizer: 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」
  • Place of Presentation: 奈良女子大学(奈良県奈良市)
  • Year and Date: 2015-06-01 – 2015-06-01
• [Presentation] Interannual analyses of the longitudinal distributions of Martian water ice clouds, dust and temperature obtained by thermal infrared measurements of MRO-MCS (2015)
  • Author(s): Noguchi, K., M. Yamaya, A. Fujio, T. Kuroda and H. Hayashi
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
  • Year and Date: 2015-05-27 – 2015-05-27
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 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