木星型惑星の大気における放射対流平衡の直接計算

木星大气层辐射对流平衡的直接计算

基本信息

批准号：
08874047
负责人：
中島健介
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

1. 木星大気の一般的鉛直構造に関する結果ガリレオ探査器の観測がある木星について、共同利用大型計算機を用いた一連の計算を行った。今年度は特に極めて長時間の積分を行ない、単純化された放射過程の元ではあるが、ほぼ統計的定常状態の対流大気構造を計算することが出来た。その結果、対流は凝結高度を境にして上は地球の雲対流に似た性質を持ち下は通常の熱対流の性質を持つ、という前年度までの結果が確認された。ただし、(1)両者の境界は凝結高度よりもわずかに上であり、この高度領域では層状の雲が広く存在すること、および、(2)個々の対流雲の生成がこの層状雲中で局所的に雨が生成し落下した後に起こることがわかった。この様相は、木星の様に凝結成分が相対的に重い場合の雲対流に一般的な性質である可能性がある。これを広いパラメタで確認することは、他の木星型惑星の大気についてのサーベイとともに、将来の課題である。2. ガリレオの観測との関連ガリレオブローブが落下した領域の再現の第一歩として、大規模運動の効果によって湿潤層の上端が凝結高度よりずっと下にある場合を計算した。その結果は、大規模下降流が非常に長い時間にわたって対流を抑制できる事を示唆するものである。この点は、木星大気の大規模構造を計算するモデルとの併用によって、将来解明されるべき重要な問題である。また、モデルの領域を拡張した計算も行なった。その結果には、ガリレオオービターが観測した大規模・長寿命の雲活動に匹敵する規模の、大規模な対流活動の自発的生成が含まれていた。このことは、自然な対流構造の再現には、本研究で標準的に用いて来た領域(512km)よりずっと広い領域のモデルが必要であることを示唆する。超並列計算機上で実行可能にすべくモデルを改造するという技術的問題とともに、今後の課題である。

1. 关于木星大气层总体垂直结构的结果我们使用一台大型共享木星计算机进行了一系列计算，伽利略号航天器已经观测到了木星。今年，我们特别进行了极长期的积分，并且能够计算出几乎统计稳定状态下的对流大气结构，尽管它是基于简化的辐射过程。结果，去年的结果得到了证实：对流具有与凝结高度以上的地球云对流相似的性质，而在凝结高度以下则具有与正常热对流相似的性质。然而，（1）两者之间的边界略高于凝结高度，并且层状云广泛存在于该高度区域，并且（2）单个对流云的形成局限于该层状云内。雨形成并落下之后。当凝结成分相对较重时（例如在木星上），这可能是云对流的一般特性。使用广泛的参数来确认这一点是未来的挑战，同时还需要对其他木星的大气层进行调查。 2.与伽利略观测的关系作为重建伽利略波瓣下降区域的第一步，我们计算了由于大尺度运动的影响，湿层顶部远低于凝结高度的情况。结果表明，大规模的下沉气流可以在很长一段时间内抑制对流。这是未来应该通过使用计算木星大气层大尺度结构的模型来解决的一个重要问题。我们还进行了扩展模型域的计算。结果包括自发产生的大规模对流活动，与伽利略轨道飞行器观测到的大规模、长寿命的云活动相当。这表明，为了重现自然对流结构，需要一个比本研究中用作标准的面积（512 km）更宽的模型。这是未来的挑战，以及修改模型以使其在大规模并行计算机上可执行的技术问题。