海洋研究開発機構
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■個人履歴
■研究概要

地球惑星内部の変動と歴史に関する研究テーマ
(特に
マントルダイナミクスと
プレートテクトニクス)において、
主に
数値シミュレーション(数値モデリング)と
地球物理学的観測量の
データ解析の手法を用いて研究を行っています。
地球惑星内部の進化やダイナミクスにおける未解決問題を解明しようとするとき、
数値シミュレーションは、地質学・地球物理学的観測、岩石の物性実験、地球化学実験、
理論などに並ぶ重要な研究手法の一つです。
特に、地球マントルの内部構造の進化に多大な影響を及ぼしてきたと考えられる地球表層運動のメカニズム、
及び、地球表層運動とマントル対流との熱的・力学的相互作用の歴史の解明には、
数値シミュレーションが非常に有効な手段であると言えます。
マントル内部の対流運動と、私たちが住む地球表層に現れる様々な地学現象
(
プレートの生成や沈み込み、
大陸移動、
造山運動、
地震・火山活動など)との
熱的・力学的・物質的相互作用は非常に複雑で未だ多くのことが分かっていませんし、
統合的な理解が進んでいるとは言えません。
また、マントル対流を引き起こす原動力の一部は地球中心核(コア)から運ばれる熱で
あるために、地球表層運動はコア内の対流の振る舞いとも間接的に関係があると言えます。

このような地学現象の根源であるマントルの運動とその原動力における
未解決問題を解決するために、私は主に
(1)地球惑星内部の対流運動を支配する物理法則やマントル物質の構成則・変形則など
基本原理に基づく理論モデルを用いて
マントル対流や地球表層運動の時間変化を計算する手法、
及び、
(2)地質学的・地球物理学的観測結果やマントル内部の三次元地震波速度構造モデル、
マントルを構成する岩石の高圧物性実験の結果を拘束条件として
現在や過去のマントル内部の構造や力学的状態を推定する手法−を用いて研究を行っています。
特に(1)に関しては、最近、大陸移動が実現可能なマントル対流の数値モデルを開発し、
大陸とマントル対流との熱的・力学的相互作用の歴史、
超大陸の形成・分裂過程(いわゆる、超大陸サイクル)とマントル対流構造の変遷との関係などについて研究を進めています。
さらに、数値シミュレーションモデルによって得られたマントル対流・表層運動の振る舞いと、
実際の地球マントルで起こっている現象とを比較・検討し、
数値計算モデルにフィードバックさせるために、
プレート運動や
重力・ジオイド異常、
地形、
プレート内応力場、
地球磁場、
沈み込むスラブ内の
地震のメカニズムなど、
地球表層のテクトニクスに密接に関係するさまざまな地球物理学的観測量のデータ解析も行っています。
また、以上の研究を出来るだけ少ない計算機資源で効率的に実行するため、
既存の数値流体力学の手法に依存しない
独自の計算手法を取り入れたシミュレーションプログラムの開発にも取り組んでいます。
これまでの研究履歴は
こちら、
論文リストは
こちらです。
以上の研究課題のみならず地球惑星内部ダイナミクスの研究に興味のある学生や若手研究者は
上記連絡先までご連絡下さい。
下の図は研究成果の一部です。
| 自発的なプレート運動を伴うマントル対流 |
内部発熱を考慮した三次元球殻内のマントル対流 |
数値計算モデルによるCMB地形と速度場 |
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| アリューシャン海溝の震源メカニズムとスラブ内応力場 |
大陸の集合によるマントル対流パターンの再編 |
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■研究業績
■研究テーマ
- マントル対流と表層テクトニクスの相互作用
- 大陸移動を伴うマントル対流の新しい数値計算モデル(解説)
- マントル対流の再編に伴う大陸リソスフェア内の応力場の時間変化
- 大陸リソスフェアの熱遮蔽効果によるプルームの発生
- 巨大大陸下のプルーム発生の時間スケール
- 有限体積法を用いた三次元球殻内のマントル対流数値シミュレーション
- 粘性率が温度に強く依存する場合の低次モード(次数1・次数2)マントル対流
- インヤン格子を用いた三次元球殻マントル対流計算プログラムの開発(解説)
- 南太平洋ホットスポット・スウェル下のマントルダイナミクス(JAMSTEC/IFREEとの共同研究)
- プレート運動を考慮したマントル対流数値シミュレーション
- マントル対流におけるプルームが運ぶ熱流量と熱収支モデルの推測
- 鉱物相転移がプレート運動を伴うマントル対流パターンに及ぼす影響
- プレート運動による水平粘性不均質がジオイド異常のパターンに及ぼす影響
- 応力の履歴依存を考慮した場合のプレート運動を伴うマントル対流パターンの3次元モデル
- ジオダイナミックモデルを用いたマントル対流のインスタンテニアス・フロー・モデリング
- 粘性率の不均質がジオイド異常に及ぼす影響
- 現在のマントル内部運動の力学的解析と地球深部構造の解明
- 観測されるプレート運動、ジオイド異常、プレート内応力場の説明
- プレート運動の原動力
- コア・マントル境界(CMB)近傍のダイナミクス
- CMBのダイナミックトポグラフィー
- CMBから発生する上昇プルームが運ぶ熱流量の推定
- スラブ浅部大地震と周辺テクトニクスの応力場の解析
- スラブ浅部大地震のメカニズム
- スラブ内応力場と周辺テクトニクスの地震学的解析
■研究資料
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