火星から流出する大気の組成に対して大気上下結合が与える影響の解明

阐明上层和下层大气耦合对火星流出大气成分的影响

• 批准号: 21J13710
• 负责人: 吉田 奈央
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J13710/
• 关键词: 惑星大気; 赤外分光; 微量大気成分; 大気循環; 熱圏; 電離圏; 変動

本研究は火星下層大気の変動が大気の流出源となる上層大気の組成に与える影響を、下層から上層の大気に渡って探査機データを用いて総合的に解明することを目的とした研究である。本年度は、下層・中層大気の組成変動に着目して特に解析を行っており、欧州の火星周回衛星Trace Gas Orbiter搭載の分光器NOMADの大気スペクトルから一酸化炭素(CO)混合比を導出し、季節変化、緯度変化等の解析を行った。下層・中層大気の観測結果からは、まず、中層大気における循環や擾乱による拡散の度合いを示す指標である渦拡散係数が季節・半球で2倍程度変動することを示唆した。これは、上層大気の大気組成分布を決める均質圏界面の高度が火星の南半球夏の時期に上昇したという先行研究の観測結果が、下層大気の循環・擾乱が活発になったことで引き起こされたと観測的に初めて示唆した結果である。この研究成果はYoshida et al. (2022)として学術誌Geophysical Research Lettersに掲載された。さらに、導出したCO混合比と光化学反応を含む火星全球大気大循環モデルを比較し、背景大気の循環の季節変化や熱潮汐波による上昇流・下降流の地方時変化によってCO混合比が変動することを初めて明らかにした。本研究から、微量大気成分が大気循環によって大きく変動することを明らかにできた。当内容は国際学術雑誌へ投稿予定である。なお、本年は約4ヶ月ほどベルギーの研究所に滞在し研究を遂行するとともに、海外学会での発表を3回、国内学会での発表を3回行った。

The purpose of this study is to investigate the effects of the changes in the lower atmosphere, the outflow sources of the upper atmosphere, and the combination of the lower atmosphere and the upper atmosphere. This year, the composition of the lower and middle layers of the atmosphere is changed, and the analysis of the composition of the atmosphere is carried out. The spectrometer NOMAD of the European Mars orbital satellite Trace Gas Orbiter is carried out. The mixture ratio of acidified carbon (CO) is derived, and the seasonal and latitudinal changes are analyzed. The measurement results of the lower and middle layers show that the eddy dispersion coefficient varies twice as much as that of the season and hemisphere. The distribution of the composition of the upper and lower layers of the atmosphere is determined by the height of the homogeneous boundary surface. The results of the preliminary study show that the circulation of the lower layer of the atmosphere is disturbed. The results of this research are published in Yoshida et al. (2022) and Geophysical Research Letters. The CO mixing ratio is derived from the photochemical reaction, including the seasonal variation of the global circulation of Mars, the seasonal variation of the background circulation of Mars, and the temporal variation of the CO mixing ratio. In this study, trace amounts of large components were found in the large cycle. When the content is determined by the international academic journal This year, about 4 months ago, the research institute of the Ministry of Science and Technology held three meetings, and the domestic society held three meetings.

项目成果

Variation of CO/CO2 profile in the Martian middle atmosphere observed by TGO/NOMAD

TGO/NOMAD 观测到的火星中层大气中 CO/CO2 分布的变化

• 发表时间: 2021
• 作者: N. Yoshida;H. Nakagawa;S. Aoki;J. Erwin;A.C. Vandaele;I. Murata;I. Thomas;F. Daerden;L. Neary;S. Koyama;N. Terada;Y. Kasava;B. Ristic;MR. Patel;G. Bellucci;J.-J. Lopez-Moreno
• 通讯作者: J.-J. Lopez-Moreno

Variations in vertical CO/CO2 profiles in the Martian mesosphere and lower thermosphere measured by ExoMars TGO/NOMAD: Implications of variations in eddy diffusion coefficient

ExoMars TGO/NOMAD 测量的火星中层和低热层垂直 CO/CO2 剖面的变化：涡流扩散系数变化的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: N. Yoshida H. Nakagawa;S. Aoki;J. Erwin;A. C. Vandaele;F. Daerden;I. Thomas;L. Trompet;S. Koyama;N. Terada;L. Neary;I. Murata;G. Villanueva;G. Liuzzi;M. A. Lopez-Valverde;A. Brines;A. Modak;Y. Kasaba;B. Ristic;G. Bellucci;J.-J. Lopez-Mo
• 通讯作者: J.-J. Lopez-Mo

CO distributions and climatology in the Martian middle to upper atmosphere retrieved from TGO NOMAD solar occultation

从 TGO NOMAD 太阳掩星反演的火星中高层大气中的 CO 分布和气候学

• 发表时间: 2022
• 作者: N. Yoshida;S. Aoki;F. Daerden;J. Erwin;H. Nakagawa;A. C. Vandaele;I. Thomas;L. Trompet;I. Murata;N. Terada;L. Neary;M. A. Lopez-Valverde;A. Modak;G. Villanueva;G. Liuzzi;Y. Kasaba;M. Patel;B. Ristic;G. Bellucci;and J. J. Lopez Moreno
• 通讯作者: and J. J. Lopez Moreno

コロラド大学/メリーランド大学(米国)

科罗拉多大学/马里兰大学（美国）

Variation of CO/CO2 profiles in the Marian mesosphere and lower thermosphere retrieved from TGO/NOMAD

从 TGO/NOMAD 检索到的玛丽安中层和低层热层中 CO/CO2 剖面的变化

• 发表时间: 2021
• 作者: N. Yoshida;H. Nakagawa;S. Aoki;Erwin;J.;Vandaele;A. C.;I. Murata;Thomas;I.;Daerden;F.;Lori;N.;Trompet;L.;S. Koyama;N. Terada;Y. Kasaba;Ristic;B.;Patel;M.;Bellucci;G.;and Lopez-Moreno. J.-J
• 通讯作者: and Lopez-Moreno. J.-J