【研究領域課題番号】19H01971 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大気重力波 / 金星 / パラメタリゼーション / データ同化 / 観測システムシミュレーション実験

【研究成果の概要】

大気重力波は、運動量やエネルギーを輸送、再分配し、惑星大気において重要な働きを担う。本課題では、階層的な数値モデルを用いて、金星大気の重力波の諸過程を包括的に解明することが目標である。2020年度は、金星探査機「あかつき」および「Venus Express」の電波掩蔽観測で明らかにされた雲層下部の温度構造が、金星大気大循環モデルで整合的に再現されていたため、この成因の解析を中心に行った。また、雲層下部には惑星規模の大気重力波である赤道ケルビン波の存在が観測的に示唆されていて、それと関連した雲量変動も観測されている。そこで、金星大気大循環モデルに簡易版の雲物理過程を導入して、赤道ケルビン波と雲量の変動を調べられる枠組みの構築を目指した。さらに熱潮汐波と細かいスケールの大気重力波の相互作用を調べるために、T639L260(1920×960×260格子点)の超高解像度数値実験への拡張を行い、スピンアップ計算を繰り返した。
赤道ケルビン波は雲層上端にもその存在が示唆されており、スーパーローテーションの風速変動に関わると考えられている。一方で、我々の金星大気大循環モデルでは、この波をこれまで再現できていない。そこで、データ同化技術を用いて、赤道ケルビン波の観測が衛星観測等で得られた際に、これを同化によって金星大気大循環モデル内に再現可能かどうかについて、観測システムシミュレーション実験を行った。その結果、高度70km付近の風速観測が6時間毎にあれば, 赤道ケルビン波が再現可能であることがわかった。本成果は、未だあかつき観測によって赤道ケルビン波が明瞭に観測された時期はないものの、仮に紫外線カメラでこれを観測することができれば、雲追跡で導出できる風速の同化によって、金星大気大循環モデル内に赤道ケルビン波を十分に再現可能であることを示唆している。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)

【研究分野】超高層物理学

【研究領域課題番号】16H04060 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大気重力波 / 電波掩蔽 / 金星 / 重力波 / あかつき / 対流 / 数値モデル / 火星 / 数値シミュレーション / 惑星 / 大気

【研究成果の概要】

高度分解能を1桁向上する電波ホログラフィ法により金星の電波掩蔽観測データを解析し、鉛直スケール数百mの波動や弱安定層が普遍的に存在すること、高緯度の対流層上端にしばしば急峻な逆転層が見られることなどを見出した。また高い鉛直解像度と鉛直方向に広い計算領域を兼ね備えた金星中層大気の数値シミュレーションを実施し、対流運動とそれが励起する重力波の伝播を再現した。重力波の砕波はシアー不安定と対流不安定によって生じることが示唆され, さらに重力波の砕波の起こる高度と重力波の振幅を電波掩蔽観測の観測結果と比較して理解することができた。

【研究の社会的意義】

地球をはじめ惑星大気に普遍的に存在して大気構造や気候形成に影響を与える内部重力波について、金星と地球の比較により研究を進めた。電波掩蔽観測の新たな手法により従来とらえられなかった微細構造を明らかにすることにより、金星においても地球と同様な詳細な解析が可能となった。また数値シミュレーションにより観測結果を再現して背後のメカニズムの理解を深めることができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)