探査機・望遠鏡観測による火星の鉛直水輸送過程解明

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本年度は特に「課題(A):欧州TGO火星探査機観測データの解析による水蒸気鉛直高度分布全体像の解明」を行なった。2018年から2021年9月までに取得されたNOMADの全観測データを解析し、全ての季節を網羅した複数火星年に渡る水蒸気の鉛直高度分布を調べた。解析にあたり、NASA/GSFCのVillanueva博士らの協力の元、装置特性を複数年にわたる機上データから調べなおし、データ校正の高精度化を行った。解析には、申請者も開発に携わったベルギー王立宇宙科学研究所のAsimut放射伝達・反転解析コードを用いた。解析により得られた水蒸気高度分布から, (1)ダストと水蒸気鉛直高度分布の関係、(2)季節・緯度に応じた水蒸気鉛直高度分布変動、(3)水蒸気鉛直高度分布の年変動、を統計的に調べ上げた。北半球の夏と南半球の夏では、水蒸気の鉛直高度分布が大きく異なることを明らかにした。ベルギー王立宇宙科学研究所の Daerden博士らの協力の元、火星の大気大循環の数値計算モデルと観測結果を比較したところ、北半球の夏では大気温度が比較的低く水蒸気が氷雲として凝結してしまうために大気上層まで輸送されない一方で、南半球の夏では大気温度が比較的高く水蒸気が氷雲として凝結しないため、大気大循環によって大気上層まで輸送されることを示した。同内容は、Journal of Geophysical Research: Planets誌において論文として出版された。本研究課題の課題(A)の内容は達成された。加えて、観測が困難であるため、調べることが難しかった火星中層大気の温度・密度を、酸素分子大気光の高度分布から導出することに成功した。本内容も、Journal of Geophysical Research: Planets誌において論文として出版された。