大気波動を介した金星熱圏-下層大気結合の数値シミュレーション

通过大气波进行金星热层-低层大气耦合的数值模拟

基本信息

批准号：
10J02786
负责人：
星野直哉
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、金星雲層(50-70km)起源の大気波動が中間圏(70-110km)・熱圏(>110km)の風速場に与える影響を、大気大循環モデル(GCM)を用いた数値シミュレーションにより解明することを目的としている。この目的達成のため、我々は、1)先行研究で考慮されてこなかった惑星規模の波を考慮した数値シミュレーション、2)風速観測とシミュレーション結果との比較、3)先行研究において取り扱いが不十分だった小規模な大気重力波の取り扱いの改良、及び数値シミュレーション、を達成目標と定め研究を行なってきた。まず、我々は惑星規模の波を考慮した数値計算を行い、金星熱圏では、惑星規模の波の中でケルビン波が最も卓越し伝搬することを世界で初めて示唆した。また、本研究では高度110km付近の風速観測を行っているドイツ・ケルン大学の研究チームと連携し、シミュレーションと風速観測との比較を行なった。その結果、高度約110km付近の数日スケールの風速変動強度は本シミュレーションで示唆されるケルビン波による風速変動強度と整合的であり、従来不明であった熱圏変動の要因の一部がケルビン波にあることを示唆した。続いて、重力波の取り扱いを改善した数値計算を行った。その結果、小規模な重力波が下層から上層に運動量を輸送し、熱圏において100m/sに及ぶ高速東西風を駆動することを示唆した。計算による熱圏高速東西風強度の高度分布は、先行研究の風速の高度分布とよく一致する結果であった。また、本研究では初めて熱圏高速東西風のローカルタイム分布に着目し、高度約100-110kmの熱圏高速東西風強度は昼側より夜側で強いことを示唆した。このような、熱圏高速東西風強度の昼夜依存性は先行研究の観測より示唆されていたものの、数値計算によりその存在を実証したのはこの研究が初めてである。

这项研究旨在阐明来自金星星云（50-70公里）的大气振动对通过大气一般循环模型（GCM）通过数值模拟（GCM）通过数值模拟的中层（70-110km）和热层（> 110km）的风速速度场的影响。为了实现这一目标，我们确定了实现此目标的目标：1）考虑到先前研究中未考虑的行星尺度波的数值模拟，2）风速观察和模拟结果之间的比较，3）改善了对先前研究和数值模拟中没有足够的小尺度大气引力波的处理。首先，我们考虑了行星波的数值计算，并在世界上首次提出，开尔文波在金星热球中的行星波中最主要的传播。在这项研究中，我们与来自德国科隆大学的研究团队合作，该团队在约110公里的高度观察风速，并比较了模拟和风速观察。结果，几天比例约110 km的风速波动的强度与该模拟中建议的开尔文波引起的风速波动的强度一致，这表明开尔文波是以前未知的因素的一部分。接下来，进行数值计算以改善重力波的处理。结果表明，小规模的重力波从下层到上层传输动量，驱动热层以100 m/s范围的高速东西方风。在先前的研究中，热层高速东西方强度的计算高度分布与风速的高度分布非常吻合。此外，这项研究首次着重于高速热层东西方风的局部时间分布，这表明高速热层的东西方海高约100-110公里的高度比白天强。尽管先前研究的观察结果表明，高速热流东西方强度的昼夜依赖性首次通过数值计算证明其存在。