Study on north-south conjugacy of high energy particle precipitation from space

• Project/Area Number: 22KK0049
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
• Research Institution: National Institute of Polar Research
• Principal Investigator: 門倉 昭 国立極地研究所, 先端研究推進系, 教授 (70185883)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小財 正義 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構(機構本部施設等), データサイエンス共同利用基盤施設, 特任研究員 (60781739) ; 片岡 龍峰 国立極地研究所, 先端研究推進系, 准教授 (90462671)
• Project Period (FY): 2022-10-07 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥20,020,000 (Direct Cost: ¥15,400,000、Indirect Cost: ¥4,620,000); Fiscal Year 2027: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2026: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2025: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2024: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2022: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
• Keywords: 南北共役性 / アイスランド観測 / 南極昭和基地 / オーロラ現象 / 高エネルギー粒子降下 / 極域大気変容 / アイスランド

Outline of Research at the Start

オーロラ帯に位置し、地磁気共役点の位置関係にある北極域のアイスランドと南極昭和基地との間で、宇宙空間から極域大気に降下するオーロラ粒子から銀河宇宙線までの幅広いエネルギー範囲の粒子の降り込みと、それによる極域大気の応答を南北同時に観測し、宇宙空間からの高エネルギー粒子降下が地球大気に及ぼす影響の南北共役性を解明することを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

2023年1月10日に今後の計画の進め方について関係者9名でオンライン打合せを行った。その後、年度内のアイスランド出張と作業内容の検討と打合せをメールベースで行い、アイスランド側の関係者と日程調整を行い出張計画を策定し、2023年3月4日～3月13日の間、2名（門倉（研究代表者）、小財（若手研究分担者））が、アイスランド国内の2観測点（チョルネスとフッサフェル）に出張し各種保守作業を行った。チョルネス観測点では、3月5日～8日の間に、（１）EMCCD全天高速オーロライメージャ（HAI）のデータ回収・媒体交換、停止していた観測システムの復旧と観測再開、（２）Watec（簡易型全天ＴＶカメラ）のカメラアライメント調整、などを行った。フッサフェル観測点では、3月8日～11日の間に、（１）Be-7大気中濃度測定用サンプラーの障害調査、（２）Watec（簡易型全天ＴＶカメラ）・ATV（ナイトビュア型全天ＴＶカメラ）の故障機器の交換と観測再開、（３）PWING用新インダクション磁力計システムのアンプ部H成分出力不具合調査と修理、（４）大気電場観測装置の収録システム更新と観測再開、（５）VLF観測装置の媒体交換とリモートソフトウェアの更新、などを行った。また外部のアンテナ類の状態確認を行い、特にイメージングリオメータ（IRIO）とリオメータ（RIO）アンテナの損傷が大きいことを確認した。アイスランド滞在中は、各観測点及びアイスランド大学の対応者と情報交換を行った。この出張により、光学観測期間である2023年4月25日まで順調にオーロラ光学観測データを取得することが出来、南極昭和基地との間で晴天夜5夜について共役点同時観測データを取得することが出来た。
この計画期間に導入予定の、スペクトルリオメータ（SPRIO）と全天単色イメージャ（AMI）については、導入方針の検討を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

1年目の年度内に、今後の計画についての打ち合わせを行い、アイスランド出張をし、故障・停止となっていた複数の観測機器を復旧させ観測再開出来た。また、若手の研究分担者と一緒に出張し、アイスランド国内2観測点の状況を理解してもらうとともに、アイスランド大学側の対応研究者との間の交流を行うことが出来た。
本研究計画で新規導入する予定のスペクトルリオメータについては、国内の関連研究者との間の情報交換や、欧州内の担当業者との間での情報交換を行うことが出来、今後の購入・作成計画の目途を立てることが出来た。

Strategy for Future Research Activity

研究分担者や協力者、その他アイスランド観測に関係する共同研究者との間での協議・打合せを定期的に行い、スペクトルリオメータや全天単色イメージャの新規設置計画や、アイスランドー昭和基地共役点観測データを用いたデータ解析、研究成果創出、及びデータ公開を計画的に推進する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] アイスランド大学(その他の国・地域)
• [Journal Article] A statistical study of longitudinal extent of Pc1 pulsations using seven PWING ground stations at subauroral latitudes (2023)
  • Author(s): Liu, J., K. Shiokawa, S. Oyama, Y. Otsuka, C.-W. Jun, M. Nose, T. Nagatsuma, K. Sakaguchi, A. Kadokura, M. Ozaki, M. Connors, D. Baishev, N. Nishitani, A. Oinats., V. Kurkin, and T. Raita
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 128 Issue: 1 Pages: 1-17
  • DOI: 10.1029/2021ja029987
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] An Alternative Methodology of Fair‐Weather Identification for Ground‐Based Measurement of AEF at the Polar Region (2023)
  • Author(s): Minamoto Yasuhiro、Kamogawa Masashi、Kadokura Akira、Sato Mitsuteru、Omiya Satoshi
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Atmospheres Volume: 128 Issue: 5
  • DOI: 10.1029/2021jd035732
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Slow Contraction of Flash Aurora Induced by an Isolated Chorus Element Ranging From Lower‐Band to Upper‐Band Frequencies in the Source Region (2022)
  • Author(s): Ozaki Mitsunori、Yagitani Satoshi、Shiokawa Kazuo、Tanaka Yoshimasa、Ogawa Yasunobu、Hosokawa Keisuke、Kasahara Yoshiya、Ebihara Yusuke、Miyoshi Yoshizumi、Imamura Kousuke、Kataoka Ryuho、Oyama Shin‐ichiro、Chida Teppei、Kadokura Akira
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 49 Issue: 9
  • DOI: 10.1029/2021gl097597
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Instantaneous Achievement of the Hall and Pedersen-Cowling Current Circuits in Northern and Southern Hemispheres During the Geomagnetic Sudden Commencement on 12 May 2021 (2022)
  • Author(s): Kikuchi Takashi、Araki Tohru、Hashimoto Kumiko K.、Ebihara Yusuke、Tanaka Takashi、Nishimura Yukitoshi、Vichare Geeta、Sinha Ashwini K.、Chum Jaroslav、Hosokawa Keisuke、Tomizawa Ichiro、Tanaka Yoshimasa、Kadokura Akira
  • Journal Title: Frontiers in Astronomy and Space Sciences Volume: 9 Pages: 879314-879314
  • DOI: 10.3389/fspas.2022.879314
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mesospheric ionization during substorm growth phase (2022)
  • Author(s): Murase K.、Kataoka R.、Nishiyama T.、Nishimura K.、Hashimoto T.、Tanaka Y.、Kadokura A.、Tomikawa Y.、Tsutsumi M.、Ogawa Y.、Uchida H. A.、Sato K.、Kasahara S.、Mitani T.、Yokota S.、Hori T.、Keika K.、Takashima T.、Kasahara Y.、et al.
  • Journal Title: Journal of Space Weather and Space Climate Volume: 12 Pages: 18-18
  • DOI: 10.1051/swsc/2022012
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Investigation of the Differences in Onset Times for Magnetically Conjugate Magnetometers (2022)
  • Author(s): Weygand James M.、Zesta Eftyhia、Kadokura Akira、Oliveira Denny M.
  • Journal Title: Frontiers in Astronomy and Space Sciences Volume: 9
  • DOI: 10.3389/fspas.2022.896199
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Poleward Moving Auroral Arcs and Pc5 Oscillations (2022)
  • Author(s): Sakurai T.、Wright A. N.、Takahashi K.、Elsden T.、Ebihara Y.、Sato N.、Kadokura A.、Tanaka Y.、Hori T.
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Space Physics Volume: 127 Issue: 8
  • DOI: 10.1029/2022ja030362
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Large-amplitude Bidirectional Anisotropy of Cosmic-Ray Intensity Observed with Worldwide Networks of Ground-based Neutron Monitors and Muon Detectors in 2021 November (2022)
  • Author(s): Munakata K.、Kozai M.、Kato C.、Hayashi Y.、Kataoka R.、Kadokura A.、et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 938 Issue: 1 Pages: 30-30
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac91c5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Modeling the Effects of Drift Shell Splitting in Two Case Studies of Simultaneous Observations of Substorm‐Driven Pi1B and IPDP‐Type EMIC Waves (2022)
  • Author(s): Salzano Michelle、Lessard Marc R.、Noh Sungjun、Kim Hyomin、Waters Colin、Engebretson Mark J.、Horne Richard、Clilverd Mark、Kadokura Akira、Tanaka Yoshimasa、Kim Khan‐Hyuk、Matzka Jurgen、Fromm Tanja、Goldstein Jerry、Kim Myeong Joon
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Space Physics Volume: 127 Issue: 10
  • DOI: 10.1029/2022ja030600
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Local environmental effects on cosmic ray observations at Syowa Station in the Antarctic: PARMA-based snow cover correction for neutrons and machine learning approach for neutrons and muons (2022)
  • Author(s): Kataoka Ryuho、Sato Tatsuhiko、Kato Chihiro、Kadokura Akira、Kozai Masayoshi、Miyake Shoko、Murase Kiyoka、Yoshida Lihito、Tomikawa Yoshihiro、Munakata Kazuoki
  • Journal Title: Journal of Space Weather and Space Climate Volume: 12 Pages: 37-37
  • DOI: 10.1051/swsc/2022033
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Antarctic large area network observation of auroral phenomena using unmanned system: Event studies of multi-point simultaneous observations (2022)
  • Author(s): Akira Kadokura, Yasunobu Ogawa, Yoshimasa Tanaka, Hisao Yamagishi, Masaki Okada, Ryuho Kataoka, Herbert Akihito Uchida, Yuichi Otsuka, Tetsuo Motoba, Natsuo Sato, Gunnlaugur Bjornsson, Jean Rasson, Henri Robert, Ashwini K. Sinha, and Gopi K. Seemala
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] オーロラ活動に伴う銀河強度の変動：南極昭和基地における掃天フォトメータ観測 (2022)
  • Author(s): 門倉昭
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会第152回総会・講演会
• [Presentation] Antarctic large area network observation of auroral phenomena using unmanned system: Event studies of multi-point simultaneous observations (2022)
  • Author(s): Akira Kadokura, Yasunobu Ogawa, Yoshimasa Tanaka, Hisao Yamagishi, Masaki Okada, Ryuho Kataoka, Yuichi Otsuka, Henri Robert, Ashwini K. Sinha, and Gopi K. Seemala
  • Organizer: 第13回極域科学シンポジウム