地球流体力学的アプローチによる木星型惑星大気の研究

使用地球流体动力学方法研究类木行星的大气层

• 批准号: 21H01155
• 负责人: 竹広 真一
• 金额: $ 10.65万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H01155/
• 关键词: 木星大気; 土星大気; 赤道加速; 縞状構造

今年度は, 木星型惑星大気の表層ジェット生成のメカニズムの研究に用いられいる「浅いモデル」と「深いモデル」の 2 系統のモデルについて, 数値実験の設計と系統的なパラメター数値実験のための予備的なテスト計算を行った.「浅いモデル」は当初予定していた惑星表面の薄い大気層の 3 次元流体運動を考えたモデルに取り掛かる準備として, 回転球面上の 1 層浅水モデルに小規模対流運動の効果を表す渦度強制を導入してパラメター実験を行った. この数値実験の先行研究である Scott and Polvani (2008) の設定をもとに, モデル解像度を高く, 渦度強制スケールを小さくしたところ, 木星および土星大気にみられるような赤道域の強い順行ジェットと中高緯度域の弱い縞状構造が出現する状況が見出された. このモデルでのパラメター実験は, 今後の3 次元モデルによる数値実験での木星土星大気に相当するようなパラメターを制限する際に役立つと期待される.「深いモデル実験」は Heimpel and Aurnou (2007) の設定に基づいて, 研究代表者が開発し研究してきた地球流体電脳倶楽部の回転球殻熱対流モデル(http://www.gfd‐dennou.org/library/spmodel/) を用いて, 経度方向の対称性を仮定せず計算領域を全球に広げ, 粘性拡散係数を高次で増加させるパラメターをさまざまに変化させて時間積分を行った. その結果, Heimpel らが見出した, 木星土星大気にみられる赤道順行ジェットと中高緯度縞状ジェットが出現するのは高次の粘性が強い設定の場合のみであり, 高次粘性効果を弱めていくと中高緯度の縞状ジェットが消失してしまうことが見出された.

Our は, type planet Jupiter 気 の surface ジ ェ ッ ト generated の メ カ ニ ズ ム に の research with い ら れ い る "shallow い モ デ ル" と "deep い モ デ ル" の 2 system の モ デ ル に つ い て, The numerical be 験 の と systems design な パ ラ メ タ ー the numerical be 験 の た め の reserve of な テ ス ト count を っ た. "shallow い モ デ ル" は had designated し て い た の planet surface thin layer い big 気 の 3 dimensional fluid motion を exam え た モ デ ル に り placed か る prepare と し て, Back to planning sphere の 1 layer of shallow water モ デ ル に small-scale movement の seaborne unseen fruit を table す vorticity forcing を import し て パ ラ メ タ ー be 験 を line っ た. こ の the numerical be 験 の leading research で あ る Scott and Polvani (2008) set の を も と に, モ デ ル resolution を く high, Vorticity forcing ス ケ ー ル を small さ く し た と こ ろ, Jupiter お よ び Saturn big 気 に み ら れ る よ う な equator domain の strong い anterograde ジ ェ ッ ト と in high-latitude domain の weak い stripe structure appear が す る condition が shows さ れ た. こ の モ デ ル で の パ ラ メ タ ー be 験 は, Future の 3 dimensional モ デ ル に よ る the numerical be 験 で の Jupiter, Saturn big 気 に quite す る よ う な パ ラ メ タ ー limitations を す る interstate に servants made つ と expect さ れ る. "deep い モ デ ル be 験" は Heimpel and Aurnou (2007) set の に づ い て, Research representatives が open 発 し research し て き た earth fluid electric 脳 倶 joy heat の planning spherical shells back flow seaborne モ デ ル (http://www.gfd ‐ dennou.org/library/spmodel/) を with い て, 経 degrees direction の said sexual を seaborne 仮 set せ ず computing を global に hiroo げ, Cohesive company, dispersion coefficient を で raised high times add さ せ る パ ラ メ タ ー を さ ま ざ ま に variations change さ せ line integral を っ て time た. そ の results, Heimpel ら が shows し た, Jupiter, Saturn's big 気 に み ら れ る equator anterograde ジ ェ ッ ト と high latitudes in the banded ジ ェ ッ ト が appear す る の は set high times の viscous が strong い の occasions の み で あ り, The effect of high-order viscosity is を weak めて くと くと くと in the middle and high latitudes, <s:1> banded ジェットが disappears, て まう まう とが とが is seen as された.

项目成果

高速回転球殻内の熱対流により生成される高緯度順行ジェット

快速旋转球壳内的热对流产生的高纬度顺行射流

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐々木洋平;竹広真一;石岡圭一;榎本剛;中島健介;林祥介
• 通讯作者: 林祥介

回転球殻熱対流により引き起こされる表面縞状構造への超粘性の影響

高粘度对旋转球壳热对流引起的表面条纹的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐々木洋平;竹広真一;石岡圭一;榎本剛;中島健介;林祥介
• 通讯作者: 林祥介

高速回転球殻内の熱対流により引き起こされる高緯度順行ジェットの生成について

快速旋转球壳内热对流引起的高纬度顺行射流的产生

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐々木洋平;竹広真一;石岡圭一;榎本剛;中島健介;林祥介
• 通讯作者: 林祥介

Superrotation of Titan’s Stratosphere Driven by the Radiative Heating of the Haze Layer

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac54ab
• 发表时间: 2022-02
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Motoki Sumi;S. Takehiro;W. Ohfuchi;H. Nomura;Y. Fujii

Revision of “Dependence of Climate States of Gray Atmosphere on Solar Constant: From the Runaway Greenhouse to the Snowball States” by Ishiwatari et?al. (2007)

Ishiwatari 等人对“灰色大气气候状态对太阳常数的依赖性：从失控温室到雪球状态”的修订（2007 年）。

• DOI: 10.1029/2019jd031761
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Atmospheres
• 作者: Ishiwatari M.;Nakajima K.;Takehiro S.;Hayashi Y.‐Y.;Kawai Y.;Takahashi Y. O.
• 通讯作者: Takahashi Y. O.