アンモニアの凝結・化学反応・水溶液の詳細計算から迫る木星大気の雲対流構造

通过对氨凝结、化学反应和水溶液的详细计算揭示了木星大气中的云对流结构

• 批准号: 21K03651
• 负责人: 杉山 耕一朗
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Matsue National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03651/
• 关键词: 木星大気; 雲対流; 雲解像モデル; 惑星大気; 数値モデリング

本研究はアンモニアの凝結・化学反応・水溶液の詳細計算の実現と，これを組み込んだ雲解像モデルによる動的数値シミュレーションによって，厚い雲に覆われた木星の大気構造に迫ることを目的とする．アンモニアの詳細計算モジュールは多成分多相系の取り扱いが可能となるように，ギブス自由エネルギー最小化法に基づいて定式化する．この方法は平衡組成はギブス自由エネルギーの最小化された状態として決まることを用いており，温度・圧力を与えた時にギブス自由エネルギーが最小化される系の組成を元素数保存の条件下で反復的に求める．この方法を採用することで，アンモニアの凝結物・化学反応生成物・水溶液の存在度を平衡大気組成として一度に解くことができる．アルゴリズムとしては制約付き最適化法の 1 つである RAND 法を用いる．当該年は本研究を実現するために必須となるプログラム群の開発に注力した．1 つ目はアンモニア詳細計算モジュールの開発であり，単体テストを段階的に実施してきた．多成分多相系で化学反応と水溶液の生じる条件下での計算について精度向上と速度向上を実現すべく改良を加えている．2 つ目はアンモニア詳細計算モジュールを組み込む先の雲解像モデルの改良である．雲解像モデル内の凝結性成分の取り扱い方法を改良することにより，プログラムの構造がシンプルで読みやすくなり，かつ計算速度向上も見込めると考え，雲解像モデルのプログラム改良も実施している．

This study is based on detailed calculations of condensation, chemical reaction, and aqueous solutions, and is based on the cloud solution of the group.よる动的シミュレーションによって, thick いcloud にcovering われたJupiter の大気structure にforced ことをpurpose とする.アンモニアのDetailed calculation of モジュールはmulti-component multi-phase systemのtakingり扱いがpossibleとなるように, ギブスfree エネルギーminimization method にbased づいてformulation する.このmethodはbalance compositionはギブスfree エネルギーのminimization されたstate としてdetermination まることを用いており, temperature・The pressure force and the time of the free system are minimized and the composition of the system is minimized and the number of elements is saved. The repeated calculation is performed. The method is based on the use of することで, アンモニアのcondensate, chemical reaction products, and aqueous solution.アルゴリズムとしては Constrained Optimization Method の 1 つである RAND Method を Use いる. When this year's research was completed, it was necessary to pay attention to the research. 1 つ目はアンモニアDetailed calculation of モジュールの开発であり, 一体テストをStep-by-step に実士してきた. Multi-component multi-phase system, chemical reaction and aqueous solution, can be calculated under the conditions of raw materials and the accuracy is improved, and the speed is improved, and the improvement is improved. 2 つ目はアンモニアDetailed calculation of モジュールをgroup み込む前の云analytic image モデルの IMPROVED である. The method of extracting the condensation component of the cloud solution image is the improved method of extracting the condensation component in the cloud, and the structure of the improved structure is theみやすくなり, かつ calculation speed upward も见込めると考え, cloud solution image モデルのプログラム Improved も実士している．

项目成果

惑星大気雲解像モデルに向けた不等間隔格子用計算モジュールの開発と金星大気への応用に関する研究

行星大气云分辨率模型非均匀网格计算模块开发及其在金星大气中的应用研究

• 发表时间: 2022
• 期刊: 松江工業高等専門学校専攻科論文
• 作者: Barrientos Alejandro;Holdship Jonathan;Solar Mauricio;Martin Sergio;Rivilla Victor M.;Viti Serena;Mangum Jeff;Harada Nanase;Sakamoto Kazushi;Muller Sebastien;Tanaka Kunihiko;Yoshimura Yuki;Nakanishi Kouichiro;Herrero-Illana Ruben;Muehle Stefanie;Aladro Re;Hiroshi Kobayashi;若木亮佑
• 通讯作者: 若木亮佑

木星型惑星の大気における蒸発下降流の抑制について

关于类木行星大气层蒸发向下流动的抑制

• 发表时间: 2023
• 期刊: 九州大学大学院理学府地球惑星科学専攻修士論文
• 作者: 永里奈々

木星の雲対流の数値計算 ～放射伝達計算による平均冷却鉛直分布を与えた場合～

木星云对流的数值计算 - 当平均冷却垂直分布由辐射传递计算给出时 -

• 发表时间: 2021
• 作者: 馬場俊介;今西昌俊;中西康一郎;泉拓磨;関口 太郎，杉山 耕一朗，石渡 正樹，中島 健介，倉本 圭，林 祥介
• 通讯作者: 関口 太郎，杉山 耕一朗，石渡 正樹，中島 健介，倉本 圭，林 祥介