Detecting magnetohydrodynamic waves within Earth's fluid core by Dynamic Mode Decomposition

通过动态模式分解检测地球流体核心内的磁流体动力波

• 批准号: 20K04106
• 负责人: 堀 久美子
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04106/
• 关键词: 地球惑星内部物理学; 磁気流体波; 地磁気変動; ダイナモ; 国際研究者交流; 磁気流体波動

地磁気全球モデルの解析を本格化させた．データ同化に基づく数十年スケールモデル（cov-obs2019）より，コア流東西方向成分 (Uphi) と地磁気永年変化円柱座標系動径方向成分 (dBs/dt) とを算出し，その軸対称成分に対し動的モード分解を適用した．特に，ねじれアルヴェン波の進行波および定在波を捉えるため，ハンケル動的モード分解を実装した．その結果，先行研究で報告された約6年周期のシグナルが確かに優位であることを確認した．ねじれアルヴェン波のノーマルモード解と比較することにより，これらシグナルを説明する地球コア内ポロイダル磁場構造および強度を推定した．これら成果を基に，非軸対称成分の解析を開始した．まず二次元フーリエ変換により，中緯度帯の地磁気永年変化 dBs/dt に 200-300 年周期のシグナルが認められることを確認した．そのスペクトル構造が，磁気ロスビー波の線形論から示唆されるものから大きくは外れないことがわかった．一方，この解析のみで磁気ロスビー波の存在を結論づけることは難しいことがわかり，今後の課題が明確となった．また，これらの成果や経過を報告する論文を二編，査読付き国際誌に投稿した．

对地磁全球模型的分析已经完全进行。基于数据同化，我们根据数据同化计算了圆柱坐标系（DBS/DT）的核心流量东部分量（UPHI）和径向分量（DBS/DT），并将动态模式分解应用于轴对称成分。特别是，实施了汉克尔动态模式分解，以捕获扭转的阿凡波的旅行和站立波。结果，我们证实了上一项研究中大约6年周期中报告的信号确实是主要的。通过比较扭转Alfen波的正常模式溶液，我们估计了解释这些信号的地球芯中的磁场结构和强度。基于这些结果，我们开始分析非轴对称成分。首先，我们证实，在二维傅立叶变换中，中纬度带DBS/DT的地磁永久变化中观察到了200 - 300年的信号。已经发现，光谱结构并没有显着偏离磁性rossby波的线性理论所建议的。另一方面，很明显，仅使用此分析，很难结论磁性波浪的存在，并且未来的挑战变得清晰。此外，两篇关于这些结果和进度的报道已提交给了经过同行评审的国际期刊。

项目成果

ルンド大学(スウェーデン)

隆德大学（瑞典）

近年の惑星ダイナモ研究の紹介: スケーリング則や波

最新行星发电机研究简介：标度定律和波

• 发表时间: 2021
• 作者: Abe;N. and Umino;S.;葉田野希・吉田孝紀・笹尾英;堀 久美子
• 通讯作者: 堀 久美子

球殻における磁気ロスビー波ソリトン

球壳中的磁罗斯贝波孤子

• 发表时间: 2020
• 作者: Abe;N. and Umino;S.;葉田野希・吉田孝紀・笹尾英;堀 久美子;堀 久美子;Kumiko Hori;堀 久美子
• 通讯作者: 堀 久美子

リーズ大学/グラスゴー大学(英国)

利兹大学/格拉斯哥大学（英国）

リーズ大学(英国)

利兹大学（英国）