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

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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．