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

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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.