Development of a Venusian non-hydrostatic atmospheric general circulation model for exploring the role of thermal convection in large-scale structures in the cloud layer

开发金星非静水大气环流模型，用于探索热对流在云层大尺度结构中的作用

基本信息

批准号：
20K04062
负责人：
樫村博基
金额：
$ 1.66万
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 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、非静力学金星大気大循環モデル「金星SCALE-GM」の開発および高解像度長時間積分、さらに従来型の静力学金星大気大循環モデル「AFES-Venus」による自転軸の傾きを考慮した実験を行った。まず、前年度に金星SCALE-GMの高解像度計算において観測された、南北対称な強制の下で生じる南北非対称な構造について、積分期間を1100地球日程度に延長してその頑健性を検証した。結果、南北非対称構造が現れるのは計算開始から400地球日ほどであり、それ以降はほぼ南北対称な構造が維持されて、再び南北非対称構造が現れることはなかった。これより、南北対称な強制下で現れた南北非対称構造はイニシャルショックの一種だと考えられる。ただし、南北非対称構造が400地球日ほどに渡って維持されたことは、場の南北対称性の安定性の弱さを示唆している。そこで、これまでの研究でほとんど考慮されてこなかった金星の自転軸の傾き（約2.6度）を導入した実験をAFES-Venusを用いて行った。その結果、冬半球で夏半球よりも中緯度ジェットが10 m/s 程度強くなるという有意な季節変動が得られた。加えて、冬半球において上層のハドレー循環が拡大強化され、フェレル循環も強化されることが分かった。つまり、これらの季節依存性は、地球大気のそれと定性的に同じであることが見出された。また、金星SCALE-GMに負の安定度強制を与えることで、実際に鉛直対流が表現されるか検証した。結果、夜面の高度50-60 km付近で鉛直対流が活発に生じることが確認された。負の安定度強制を様々に変えた実験も実施できた。

本财年，我们将开发非静水金星大气环流模型“Venus SCALE-GM”并进行高分辨率长期积分，以及利用常规静水金星大气环流模型考虑旋转轴的倾斜进行了大气环流模型“AFES-Venus”的实验。首先，我们将积分周期延长至大约1100个地球日，以验证前一年金星SCALE-GM高分辨率计算中观测到的南北对称强迫下出现的南北不对称结构的鲁棒性。。结果，在开始计算后仅400个地球日左右就出现了南北不对称结构，此后基本保持了南北对称结构，不再出现南北不对称结构。由此看来，在南北对称强迫作用下出现的南北不对称结构被认为是一种初始激波。然而，南北不对称结构维持了约400个地球日，表明磁场南北对称性的稳定性较弱。因此，我们利用AFES-Venus进行了一项实验，引入了金星自转轴的倾斜度（约2.6度），这在以前的研究中几乎没有被考虑到。结果，出现了显着的季节变化，其中冬半球的中纬度急流比夏半球强约10 m/s。此外，还发现冬季半球上层哈德利环流扩大并加强，费雷尔环流也加强。换句话说，这些季节性依赖性在性质上与地球大气层的依赖性相同。我们还验证了是否可以通过对金星 SCALE-GM 施加负稳定性强迫来实际表达垂直对流。结果证实，夜间表面50-60公里高度处垂直对流活跃发生。我们还能够进行各种负稳定性强迫的实验。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Generation of gravity waves from thermal tides in the Venus atmosphere

金星大气中的热潮产生重力波

DOI：
10.1038/s41467-021-24002-1
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
16.6
作者：
Sugimoto Norihiko;Fujisawa Yukiko;Kashimura Hiroki;Noguchi Katsuyuki;Kuroda Takeshi;Takagi Masahiro;Hayashi Yoshi
通讯作者：
Hayashi Yoshi

全球非静力学金星大気モデルの開発：簡易金星計算

全球非静水金星大气模型的开发：简单的金星计算