東大など、火星の大気大循環に対する「大気重力波」の役割を解明

東京大学(東大)と神戸大学の両者は3月7日、火星の大気大循環において、これまでスケールの小ささから全球での観測やモデルの再現が難しく、その寄与を定量的に調べることができていなかった「大気重力波」(浮力を復元力とする時空間スケールの小さな波動)の役割を明らかにしたと共同で発表した。

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  火星北半球冬の東西平均温度の緯度高度断面。背景は火星表層のイメージ。黒い線は、火星大気大循環の構造が模式的に表されたもの(出所:東大Webサイト)

同成果は、東大大学院 理学系研究科の阿隅杏珠大学院生、同・佐藤薫教授、同・高麗正史助教、神戸大大学院 理学研究科の林祥介特命教授らの共同研究チームによるもの。詳細は、米国地球物理学連合が刊行する惑星科学を扱う学術誌「Journal of Geophysical Research:Planets」に掲載された。

火星には、6ヘクトパスカル(地球の約6/1000)という薄さだが大気があり、気象現象も存在している。火星の大気大循環はこれまで、軌道上から複数の衛星が観測した温度データや、大気大循環モデルを用いて研究が進められてきた。しかし、それらの研究は特定の期間のみにとどまっており、長期間の観測データに基づく季節平均的描像はまだ十分に解明されていない。

大気重力波は、浮力を復元力とする時空間スケールの小さな波動のことで、大気の主要波動の1つだが、気候モデルでは通常解像できない。ただ近年の火星の大気大循環モデルを用いた研究においては、解像度を上げると大気重力波による大気大循環の駆動力がより大きくなるという指摘がなされていた。しかし、これまでのところ定量的な解明には至っていなかった。

火星はこれまで、人類が最も多くの観測衛星や着陸機、ローバーなどを送り込んできた惑星だ。衛星による火星の大気観測も今では10火星年(地球年で約18年9か月半)以上となり、最近になってその蓄積されたデータを用いた大気再解析データ「EMARS」が公開された。大気再解析データとは、観測データを数値モデルに統合し、現実に近い大気状態を再現する技術を用いて作成されたさまざまな物理量を含む全球一様の四次元グリッドデータセットのことだ。