【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)

【研究分野】超高層物理学

【研究領域課題番号】16H02231 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

金星 / あかつき / 大気 / 探査 / 地上循環 / 放射エネルギー収支 / 地上望遠鏡 / 金星探査機 / 物質循環 / モデリング / 地上観測

【研究成果の概要】

金星にどのような大気循環が存在し、それがどのようにして雲形成に関わる物質循環をもたらすのかを、探査機「あかつき」と地上望遠鏡による協調観測、および数値モデリングによって解明してきた。これまでの金星大気研究で行われてきた紫外画像を用いた雲追跡に加え、全ローカルタイムをカバーする赤外画像での雲追跡を新たな画像解析手法により実現することにより、平均子午面循環の構造を明らかにするとともに、高速帯状流に関わる可能性のある様々な惑星規模波動の特徴を明らかにした。

【研究の社会的意義】

地球の気候や環境の形成を理解する上で、地球とほぼ同じ大きさの地球型惑星でありながら全く異なる環境を持つ金星と比較することは重要である。この研究では、金星への太陽光入力や大気化学をコントロールする硫酸でできた雲に注目し、探査機と地上望遠鏡を用いて雲形成に関わる大気力学や物質循環の情報を集め、数値モデルとの統合によって気候システムの要素間のフィードバックを明らかにしてきた。このように観測に立脚したメカニズムの探求は、現在の金星気候がどのような平衡状態にあるのかを理解することにとどまらず、地球を含む惑星の気候形成と多様性をもたらす仕組みの解明に資するものである。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円)

【研究分野】超高層物理学

【研究領域課題番号】22244060 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

金星大気 / 大気力学 / 大気科学 / 雲物理 / Venus Express / あかつき / 金星 / 大気

【研究成果の概要】

欧州の金星探査機Venus Expressにより得られた観測データを金星探査機「あかつき」のデータ解析システムで分析するとともに、大気大循環・放射輸送・雲物理・大気化学の数値シミュレーションを行い、大規模風系の維持と大気物質の循環のメカニズムを探った。これらの成果をもとに、残された問題点を洗い出し、2015年に改めて周回軌道投入を目指す「あかつき」の観測計画の最適化を進めた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31

【配分額】34,450千円 (直接経費: 26,500千円、間接経費: 7,950千円)

【研究分野】超高層物理学

【研究領域課題番号】18740315 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

金星 / 雲 / 赤外線 / 大気

【研究成果の概要】

すばる望遠鏡の赤外観測装置で金星雲頂の熱放射画像(波長8.6,11.3,17.6μm)を取得し,その空間構造と時間変化から雲層の力学を探る。前年度までに我々は,単一時刻の分光画像を放射輸送モデルを援用して解析し,雲頂に水平規模が数100kmの塊状構造があるなど雲の立体構造を明らかにしてきた。今年度はさらに5日間の観測機会を得て,その機会ごとに2時間の時間間隔で2回データ取得した。5日間の間に金星大気は大気の高速循環「超回転」のために東西に金星を一周する。このことを利用して,5日間の画像をつなぎ合わせれば,雲頂高度に存在する惑星規模の波動の構造をとらえることができる。こうして得た全経度をカバーする熱放射マップには,これまでに観察されてきた「横倒しのY宇模様」に似たパターンが見られた。Y字模様の成因はわかっていないが,今回初めて,これが雲頂温度(おそらく雲頂高度を反映する)の変動と連動した現象であることが明らかになった。このことはY字の成因に新たな制約を課すものである。
2時間の間の塊状微細構造の時間変化は,概ね上述の「超回転」による移流で説明できそうである。このことは,塊状構造が数時間以上の時間スケールを持つことを意味する。近年,欧州のVenus Expressによる紫外画像から雲頂に10km規模の塊状構造が存在することが見出された。これを本研究の結果とともに解釈すると,10km規模の(おそらく短寿命の)熱対流が集まって数100km規模の雲クラスターのような構造を組織しており,そのクラスターは比較的長寿命である,というシナリオが描かれる。これを理論的に詰めるべく数値モデリングを進めている。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】1,500千円 (直接経費: 1,500千円)