オーロラアーク近傍における風速変動駆動メカニズムの解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13J03733
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 高橋 透 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: オーロラ / ナトリウムライダー / 非干渉散乱レーダー / 極域中間圏・下部熱圏 / 電離圏

Outline of Annual Research Achievements

極域中間圏・下部熱圏は、磁気圏からのオーロラ粒子降下やオーロラ電流等の形での太陽風電磁エネルギーの注入と、下層大気からのプラネタリー波、大気潮汐波、大気重力波などの中性大気波動を介した力学的なエネルギー輸送がともに存在するといった開放された複雑系である。特に、オーロラアークに付随する太陽風エネルギー散逸過程の理解は不足している。スポラディックナトリウム層は、短時間にある高度（高度幅１－２km程度）でナトリウム密度が急激な増加する現象である。スポラディックナトリウム層は荷電粒子と中性粒子との化学変化、強い電場、荷電粒子やオーロラ降下粒子によって生成されることが指摘されており、特に高緯度において、オーロラ活動との関連が指摘されている。スポラディックナトリウム層生成メカニズムを理解することは電離圏―熱圏結合を理解する上で重要である。
オーロラアークが発生した晩に観測されたスポラディックナトリウム層の生成機構について調査を行った。本研究ではこれまでにない、高時間分解能で温度を導出することができる解析プログラムと、EISCATレーダーで観測された電場と、化学反応速度式に基づく、連続の式を解いたナトリウム、及びナトリウムイオンの時間発展モデルの開発によって、本研究課題の達成に挑んだ。その結果、強い南西向き電場によってナトリウムイオンが下方輸送され、スポラディックE層からの電子の供給でナトリウムイオンが中性化することで、スポラディックナトリウム層が生成されたことを明らかにした。この結果により、極域ではオーロラ擾乱時に印加されるような強い南西向き電場とスポラディックE層からの電子の供給がスポラディックナトリウム層の生成に大きく寄与していることを示すことができた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A case study of gravity wave dissipation in the polar MLT region using sodium LIDAR and radar data (2014)
  • Author(s): Takahashi, T., S. Nozawa, M. Tsutsumi, C. Hall, S. Suzuki, T. T. Tsuda, T. D. Kawahara, N. Saito, S. Oyama, S. Wada, T. Kawabata, H. Fujiwara, A. Brekke, A. Manson, A. Meek, and R. Fujii
  • Journal Title: Annales Geophysicae Volume: 32 Pages: 1195-1205
  • DOI: doi:10.5194/angeo-32-1195-2014
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] トロムソナトリウムライダーとEISCATレーダーの観測データに基づくスポラディックナトリウム層の生成機構の研究 (2015)
  • Author(s): 高橋透, 野澤悟徳, 津田卓雄, 小川泰信, 斎藤徳人, 秀森丈寛, 川原琢也, Hall Chris, 藤原均, Brekke Asgeir, 堤雅基, 和田智之, 川端哲也, 大山伸一郎, 藤井良一
  • Organizer: EISCAT研究集会
  • Place of Presentation: 国立極地研究所
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-27
• [Presentation] トロムソ上空でオーロラ擾乱時に観測されたスポラディックナトリウム層の生成機構の研究 (2014)
  • Author(s): 高橋透, 野澤悟徳, 津田卓雄, 大山伸一郎, 藤原均, 堤雅基, 川原琢也, 斎藤徳人, 和田智之, 川端哲也, 松浦延夫, Hall Chris
  • Organizer: MTI研究集会
  • Place of Presentation: 情報通信研究機構
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-24
• [Presentation] トロムソ上空でオーロラ擾乱時に観測されたスポラディックナトリウム層の生成・維持機構の解明 (2014)
  • Author(s): 高橋透, 野澤悟徳, 津田卓雄, 大山伸一郎, 藤原均, 堤雅基, 川原琢也, 斎藤徳人, 和田智之, 川端哲也, 松浦延夫, Hall Chris
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-04-28 – 2014-05-02