地球シミュレータセンター

平成19年度 地球シミュレータ利用報告会

1. プロジェクト名

実地球環境での地球磁場・変動シミュレーション

Simulation study on the generation and distortion process of the geomagnetic field in Earth-like conditions

2. プロジェクト責任者名

浜野 洋三

Yozo Hamano

3. プロジェクトの目的

実地球環境に出来るだけ近づけたパラメータ領域での球殻MHDダイナモシミュレーションを行い、実際に地球流体核中で起こっている地球磁場生成過程とコアのダイナミクスを解明する。

4. 今年度当初の計画

低いエクマン数 (E≦10^-6) 、高いレイリー数 (Ra=10⁹程度)でのMHDダイナモシミュレーションを高解像度で実施することにより、地球コア内での磁場生成プロセスを再現・理解する。また、シミュレーション結果を詳細に解析し、地球磁場変動の実測や室内実験結果と比較することによって、流体核の乱流状態についての情報を得る。

5. 今年度得られた成果、および達成度

成果

昨年度は流体核下部の内核表面での熱境界条件の違いによる生成磁場の様子を系統的に調べた。今年度はその延長として内核の成長に伴うダイナモ過程の振る舞いの違いを調べた。内核と外核の半径比r_i/r_oが0.0, 0.175,0.35(現地球)、0.5,0.6, 0.7の場合について系統的にシミュレーションを行なった結果、r_i/r_o比が大きいほど、ダイナモ作用による磁場生成維持には高いレーリー数を必要とすることが示された。また、地球のコアを構成する液体金属の特徴である1よりも低いプラントル数の流体について、熱対流の数値計算を行なった。アスペクト比がほぼ1程度の大規模セルが生じ、それらが特徴的な周期で振動するのが観察された。これは同じパラメータ領域で行なった室内実験の結果と整合的であった。ここで観察された対流セルの振動と、すでに数値シミュレーションで見出されていた双極子モーメントの振動とが、同じ起源である可能性が示唆され、この点を明らかにするために、異なるパラメータで計算を行い、双極子モーメントの時間変動特性について解析を進めた。

達成度

達成度 : 50%