Prospects for Jupiter in 2015-2017

March 31, 2015

John Rogers (British Astronomical Association)

Japanese (translated by Yuichi Iga)

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In February, a colleague asked me if we could forecast how Jupiter’s atmosphere might be behaving over the next three years, during the JUNO mission. While it may seem implausible to make a long-range weather forecast for Jupiter that we cannot do for Earth, we can actually make some informed projections, given the multi-year length of Jupiter’s atmospheric cycles and our recent improvements in observing and understanding them from amateur data. So here is an attempt at a long-range forecast; it will be interesting to revisit it 3 years from now!
In the following prospectus, I will consider the largescale phenomena in three major domains, i.e., the cycles of fading/revival/jetstream outbreaks on the NTB, NEB, and SEB. All of these sometimes obey approximate periodicities of 3-5 years, but then the periodic cycles stop for many years, which cannot be predicted. By contrast, the largescale phenomena on the STB are more deterministic. For more details of all these phenomena, please see the ‘Reference Articles’ page on our web site.

North Temperate domain:

Prediction: A new NTBs jetstream outbreak is very likely to occur in 2016 or 2017, most likely in the first half of 2017 (followed by NTB revival and coloration).
Background: These outbreaks occur at intervals of 4.9 (±0.2) years, and we have recently found that the NTBs jet visibly accelerates in the years before the outbreak, until it attains the super-fast speed that allows the super-fast plumes to erupt. (The acceleration was shown in Rogers et al.[2006, Icarus], before the 2007 outbreak, then we successfully predicted the 2012 outbreak on this basis. The whole scenario fits well with the modelling by Sanchez-Lavega et al.)
Rationale: Grischa Hahn has produced zonal wind profiles from both amateur and HST data in recent years - most recently, from the HST data of 2014 April - and it seems that the jet is accelerating again, as shown on the attached chart. Also, the NTB(S) has faded as it usually does before an outbreak. However, since the following figure was produced, Marco Vedovato has produced ZWPs from amateur images in 2015 Feb. and March, and finds u = 148 and 149 m/s - indicating that the speed is not steadily increasing. Nevertheless, it is still fast enough to reach critical speed when the 5-year periodicity would indicate, to give the next outbreak in early 2017.

North Tropical domain:

Prediction: A new NEB broadening event is probably beginning now (2015 March-April). New barges and ovals will develop about a year later.
Background: These events have been occurring at intervals of 3-5 years since 1988. The most recent was an extreme version, viz. NEB fading and revival, in 2012, but usually they consist of less dramatic broadening of the NEB to the north. NEB rifts often appear to be actively involved in the initiation of these events, but their role has been unclear since they are present most of the time. Using JUPOS data for previous years, I have recently found that several NEB broadening events have started in association with rifts that are slower (DL2 ~ -2 deg/day) and more northerly than the general run of rifts. So these may be the special disturbances that trigger expansion events.
Rationale: It is now nearly 3 years since the last event, so periodicity would suggest a new event some time in 2015-2017. Actually, the latest JUPOS charts of NEB rifts show that whereas rifts in 2013/14 had DL2 ~ -4 deg/day, new rifted regions appeared with -2 deg/day in 2014 Oct. and Dec. - just the sort to initiate a new broadening event! Indeed, since last autumn the NEBn has been slightly more ragged and wavy, so Christophe Pellier has already suggested that the new broadening event was already starting. On 2015 March 31, Chris Go noticed a pair of prominent new northward projections, which may well indicate that the event is now getting under way.

South Tropical domain:

Prediction: The present level of activity in the SEB will probably continue, including the rifting f. the GRS (and possibly in a mid-SEB outbreak elsewhere). A new cycle of SEB fading and revival is less likely.
Background: During ‘normal activity’, as now and during the Voyager missions, there are always rifts f. the GRS, and sometimes elsewhere in distinct ‘mid-SEB outbreaks’ which cannot be predicted. We can confidently predict that the present normal activity will continue indefinitely - until it doesn’t (cf. the New Horizons flyby in 2007). Cycles of SEB fading and revival sometimes occur at 3-year intervals, and in recent decades they have occurred in pairs 3-4 years apart (most recently, 2007 and 2010), separated by many years of normal activity.
Rationale: The activity f. the GRS is now very restricted and could stop at any time; but given the timings of recent cycles, I think it more likely that it will be renewed with white spots appearing at higher longitudes, so that the present normal activity will continue for several more years. This also seems likely because historically, cycles in the SEB and the NEB have tended not to run concurrently.

South Temperate domain:

Prediction: The STB dark segment f. oval BA will be a quiescent barge, continuing to shrink. Nothing much will happen here until the STB Ghost catches up with it, most likely in early 2017 but possibly not until 2018.
Background: The major phenomena consist of linear interactions of STB structured segments, one of which is dominated by oval BA, as described in our recent long-term report.
Rationale: Oval BA has recently decelerated (around 2015 Jan.1), as the dark STB segment f. it has shrunk, and will soon turn into a quiescent barge. Oval BA now has a typical ‘slow’ drift of -11.5 deg/month. The other structured segment, the ‘STB Ghost’, drifts faster and will eventually arrive at the f. side of oval BA and induce intense disturbances; but it is now 160° away, and on the basis of historical drift rates, the collision is unlikely to be before 2016 Oct. (unless something else develops p. the STB Ghost, which could happen); most likely around 2017 April; possibly as late as 2018 Oct. The forecast tracks are diagrammed below.

Present & forecast disposition of STB structured segments
(Speeds are DL2; for DL3, subtract -8.0 deg/month.)


John H. Rogers, Ph.D.
Jupiter Section Director,
British Astronomical Association

Prospects for Jupiter in 2015-2017


John Rogers (British Astronomical Association)

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以下の目論見書では、3個の主要な地域の大規模な現象、すなわちNTB,NEB,SEBの淡化・復活・ジェット気流の発生のサイクルを検討する。これらの全ては時々およそ3-5年の周期性に従うが、周期サイクルは何年も停止するので、予測はできない。反対に、STBの大規模な現象はより決定的である。これらの現象の詳細は、我々のwebサイトの‘Reference Articles(参照記事)’ページをご覧ください。

北温帯地域(North Temperate domain):

予測: 新しいNTBsジェット気流のoutbreak(発生)が2016年か2017年に起こる可能性が非常に高く、なかでも2017年上半期が最も高い(NTB復活や着色現象が引き続いて起きる)。
背景: これらのoutbreakは4.9(±0.2)年間隔で起こり、NTBsジェット気流が、超高速ブルームを噴出できる超高速度に達するまで、outbreak前の数年間明らかに加速することを、我々は最近見つけた。【加速は、2007年のoutbreakの前に、Rogers他(2006年、Icarus)が示し、その後これに基づいて我々は首尾よく2012年のoutbreakを予測した。全体のシナリオはSanchez-Lavega他によるモデリングと良く合っている。】
根拠: Grischa Hahnは最近のアマチュアとHSTデータ両方から、最も最近は2014年4月のHSTデータから、東西風プロファイルを作成した。そして、ジェット気流は以下のチャートで示すように再び加速しているように思われる。また、NTB(S)はoutbreak前に通常のように淡化した。しかしながら、以下の図が作成されたので、Marco Vedovatoは2015年2月と3月のアマチュアの画像からZWP(東西風プロファイル)を作成し、速度が着実に増加していないことを示す、u=148m/sと149m/sを見つけた。それにもかかわらず、5年の周期性から、2017年初めが次のoutbreakとなることを示す、臨界速度に達するのに今なお十分に速い。

北熱帯地域(North Tropical domain):

予測: 新しいNEB拡幅現象が現在(2015年3-4月)おそらく始まっている。新しいバージや白斑が約1年後に発達するだろう。
背景: これらの現象は1988年以来3-5年間隔で起こっている。最も最近の現象は極端なバージョン、すなわち2012年のNEB淡化とNEB復活だったが、通常はこれらはNEBの北方への劇的な拡幅を伴わないで起こる。NEBリフトはしばしばこれらの現象の開始に積極的に関与しているように思われるが、リフトはほとんどの期間に存在するので、その役割は不明だった。過去のJUPOSデータを用いて、私は最近、いくつかのNEB拡幅現象はリフトが遅くて(DL2=約-2度/日)、一般的なリフトよりはずいぶんと北方にあることに関係して開始していることを見出した。したがって、リフトが拡張現象のきっかけになる特殊な攪乱かもしれない。
根拠: 現在は最後の現象以来ほぼ3年なので、周期性から新しい現象は2015-2017年のいつかを示している。実際に、NEBリフトの最新JUPOSチャートによると、2013/14年のリフトはDL2=約-4度/日だったが、2014年10月と12月に新しいリフト領域はDL2=約-2度/日、ちょうど新しい拡幅現象を示している。確かに、昨年秋以来NEBnはわずかに不規則で波状だったので、Christophe Pellier氏は新しい拡幅現象が既に始まっていると指摘した。2015年3月31日には、Chris Go氏は一対の目立った新しい北方への突起は拡幅現象が現在進行していることを良く示すと指摘した。

南熱帯地域(South Tropical domain):

予測: SEBの現在の活動レベルは、大赤斑後方のリフト領域(どこか他の場所ではおそらくmid-SEB outbreak)を含めて、おそらく継続するだろう。SEB淡化や復活の新しいサイクルは起こらないように思われる。
背景: 現在やVoyagerミッションの間のように『通常の活動』の間、大赤斑後方のリフトや、時々どこか他の場所では予測できない別のmid-SEB outbreakはいつも存在する。現在の通常活動は、見えなくなるまで(2007年のNew Horizons flyby)、無期限に継続すると自信をもって予測できる。SEB淡化や復活のサイクルは時々3年間隔で起こり、最近の数十年は3-4年離れてペアで起こっていて(最も最近は2007年と2010年)、何年もの通常活動で区切られている。
根拠: 大赤斑後方の活動は現在非常に制限されていて、いつでも停止するかもしれない。しかし、最近のサイクルのタイミングを考えると、高い経度に出現する白斑で大赤斑後方活動は更新されて、そのために現在の通常活動はさらに数年継続するだろうと私は考える。また、歴史的にSEBとNEBのサイクルは同時に実行されない傾向があると思われる。

南温帯地域(South Temperate domain):

予測: 白斑BAの後方のSTBダークセグメントは縮小し続けて静止したバージになるだろう。STBゴースト(STB Ghost)がダークセグメントに追い付くまで、それは2017年初めが最も可能性が高く、2018年までではないが、ここには何も起こらないだろう。
背景: 我々の最近の長期レポートに記述したように、主要な現象は、BAによって支配されている現象の一つである、STB構造化セグメントの線形的な相互作用から構成される。
根拠: BA後方のSTBダークセグメントは縮小しているので、白斑BAは最近減速し(2015年1月頃)、まもなく静止したバージになるだろう。現在、白斑BAは-11.5度/月の典型的な遅いドリフトを示している。その他の構造化セグメント、'STB Ghost'、はより速くドリフトしていて、最終的に白斑BAの後端に達し、激しい攪乱を引き起こすだろう。しかし、現在は160度離れていて、過去のドリフトによると、衝突は2016年10月以前ではないように思われる。(何かがSTB Ghostの前方で発達しない限り、衝突は起こるだろう)。2017年4月頃に起こる可能性が最も高く、遅くても2018年10月には起こるだろう。予測位置を下記の図に示す。



John H. Rogers, Ph.D.
Jupiter Section Director,
British Astronomical Association

【日本語訳:伊賀祐一 (Yuichi Iga)】