金星下層大気の熱構造の数値的探究

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2022 年度は, 高い精度で放射伝達を計算できるラインバイライン (line-by-line) 法と, 計算量を減らして高速に計算できる k 分布 (k-distribution) 法の二つの方法に基づく金星大気放射モデルの構築に, 2021 年度に引き続いて取り組んだ. また, 構築した放射モデルを用いて鉛直一次元放射対流平衡構造を求めるモデルの構築にも取り組んだ.放射モデルの構築に関しては, 2021 年度までに一通りの作業を終了していたものの, ラインバイライン法で得られた結果を加工して k 分布法に基づく放射計算用パラメータを決定する際の決定方法に主観的な部分を残していた. 2022 年度にはその点を改善し, 定量的な指標に基づいて k 分布法に基づくパラメータを決定することを可能とした.鉛直一次元放射対流平衡を計算するモデルの構築に関しては, 本研究の注目点である大気の熱力学的特性の扱いに注意して行った. 金星表層環境は高温・高圧の条件にあり, 理想気体近似が十分な精度では成り立っていないことが知られている. このような条件でも正確な計算を可能とするために, 実在気体の状態方程式を用いてモデルを構築した. 実在気体の状態方程式は, ヘルムホルツエネルギーに基づく定式がなされているものを採用した. このようにして構築したモデルによって得られる放射対流平衡構造が, 金星の雲が存在する領域で性的中立となり, その上下に安定層が存在するといった, 観測によって知られている実際の金星大気と定性的に同様の特徴を持っていることを確認した.