南半球での超高層大気下部の大気重力波マッピング:ANGWIN網による空白域の調査

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H02137
• Research Institution: National Institute of Polar Research
• Principal Investigator: 中村 卓司 国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (40217857)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 臣 愛知大学, 地域政策学部, 准教授 (60397479) ; 堤 雅基 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (80280535) ; 田中 良昌 国立極地研究所, 研究教育系, 特任准教授 (50425766) ; 齊藤 昭則 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10311739) ; 三好 勉信 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20243884)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ＡＮＧＷＩＮ / 超高層物理学 / 大気光イメージング / 大気重力波 / 大気上下結合 / 大気大循環 / 南極大気 / 中間圏界面

Outline of Annual Research Achievements

●課題１、イメージャネットワーク観測調査　南極大陸で2002年以来観測を行っている昭和基地での大気光観測について、感度の不足を解決するために、近赤外域ＯＨ(1-1.6 ミクロン)に感度を持つInGaAsカメラによる近赤外ＯＨイメージャを開発した。その結果、S/Nを大幅に改善し時間分解能が従来の分単位から秒単位へ大幅に改良された観測を可能とした。開発したイメージャは。昭和基地に輸送し、定常観測を開始した。
●課題２、大気重力波の統計解析調査　大気光イメージの新解析手法(位相速度スペクトル)をANGWINネットワークの各サイトでの観測パラメータ（撮影間隔等）に適応できるように改良を行い、各地の観測データを入手して新解析手法を適用してその性能を検証した。ユタ州立大学の有する南極域内４基地の異なる種類のイメージャの解析ソフトを適用して等質なスペクトルを得ることに成功した。また、開発したソフトウェアは、ユタ州立大や名古屋大学など他の研究グループにも配布して実施することを試み、これまでのデータチェックではうまく適用された解析が行われ、とくに後者では15年に及ぶ長期の中緯度スペクトルを得ることに成功した。
●課題３、高エネルギー粒子降込みの影響の評価　オーロラが起源と思われる重力波を多く解析するために画像をサーベイしたが、昭和基地などオーロラ帯直下の大気光データではオーロラ光の漏れこみが予測よりも頻繁であった。今後新開発の近赤外ＯＨイメージを用いて、その漏れこみ度合いを調査することとした。
●課題４、中低緯度との結合の調査　ISS(国際宇宙ステーション)/IMAP の衛星からの大気光イメージャデータで南北両半球の緯度５３度までの大気重力波マップを詳細に調べた。235個の同心的構造を持つ大気重力波の分布から中緯度の重力波ソースやとくに南半球での11月頃の活発な励起などを明らかにすることができた。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

イメージャ観測は開発が順調で高感度観測を予定通り開始できた。不安定構造を含めた高画質の高時間分解能画像が取得できていることは予想以上の成果である。解析方法の改良とその適用についても、数々の学会で好評であり、またユーザーが着実に増え、成果を出しているなど予想以上の進展である。粒子降込みの影響については、オーロラそのもののコンタミネーションが予想以上に激しく、これを抑えた解析方法について検討をすることとなった。中緯度との結合については、IMAP衛星データの結果の取りまとめに成功してその反響も大きく、予想以上の成果といえる。総合すると本年度は当初計画以上の進展であると評価できる。

Strategy for Future Research Activity

計画の進展は良好であり、さらに国際協力・国際共同研究を進展させ、大きな成果を狙って行きたい。とくに、衛星観測およびモデリングと観測データ解析との協調を進めたい。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ユタ州立大/ハンプトン大/エンブリ・リドル航空大(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: ユタ州立大/ハンプトン大/エンブリ・リドル航空大
  • # of Other Institutions: 1
• [Int'l Joint Research] 宇宙科学研究所(ブラジル)
  • Country Name: BRAZIL
  • Counterpart Institution: 宇宙科学研究所
• [Int'l Joint Research] 英国南極調査局(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: 英国南極調査局
• [Int'l Joint Research] オーストラリア南極局(オーストラリア)
  • Country Name: AUSTRALIA
  • Counterpart Institution: オーストラリア南極局
• [Int'l Joint Research] インド地磁気研究所(インド)
  • Country Name: INDIA
  • Counterpart Institution: インド地磁気研究所
• [Presentation] 3-years Occurrence Variability of Concentric Gravity Waves in the Mesopause Observed by IMAP/VISI, (2015)
  • Author(s): S. Perwitasari, T. Sakanoi, Y. Otsuka, A. Yamazaki, Y. Miyoshi, Y. Hozumi, A. Saito,
  • Organizer: AGU fall meeting 2015
  • Place of Presentation: San Fransisco, CA, USA
  • Year and Date: 2015-12-14 – 2015-12-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 信楽の長期大気光撮像データを用いた中間圏大気重力波の水平位相速度スペクトル の解析 (2015)
  • Author(s): 竹生 大輝, 塩川 和夫, 大塚 雄一, 松田 貴嗣, 江尻 省, 中村 卓司, 山本 衛,
  • Organizer: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • Place of Presentation: 文京区、東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [Presentation] 南極大気精密観測に基づく地球気候変動機構に関する研究―第 IX 期南極地域観測 事業重点研究観測計画― (2015)
  • Author(s): 佐藤 薫, 堤 雅基, 佐藤 亨, 中村 卓司, 齊藤 昭則, 冨川 喜弘, 西村 耕司, 高麗 正史, 西山 尚典, 江尻 省, 阿保 真, 川原 琢也, 水野 亮, 長濱 智生, 鈴木 秀彦
  • Organizer: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • Place of Presentation: 文京区、東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [Presentation] Propagation characteristics of mesospheric gravity waves observed by Antarctic Gravity Wave Imaging/Instrument Network (ANGWIN) (2015)
  • Author(s): Takashi Matsuda, Takuji Nakamura, Masaki Tsutsumi, Mitsumu K. Ejiri, Michael J. Taylor, Yucheng Zhao, P.-Dominique Pautet, Damian Murphy, Tracy Moffat-Griffin,
  • Organizer: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • Place of Presentation: 文京区、東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [Presentation] Mesosphere and lower thermosphere observations at Syowa Station, the Antarctic (69S, 40E), (2015)
  • Author(s): Nakamura, T., K. Sato, M. Tsutsumi, T. Sato, JARE VIII-th term AJ1 project
  • Organizer: 12th international workshop on Layered Phenomena in the Mesopause Region
  • Place of Presentation: Boulder, CO, USA
  • Year and Date: 2015-08-10 – 2015-08-13
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Recent observations and studies of the middle and upper atmosphere at Syowa Station (39.6E, 69S) (2015)
  • Author(s): Nakamura, T., K. Sato, M. Tsutsumi, T. Yamanouchi, T. Sato, Y. Tomikawa, K. Nishimura, M. K. Ejiri, M. Abo, T. T. Tsuda, T. Kawahara, H. Suzuki, A. Mizuno, T. Nagahama, H. Yamagishi, A. S. Yukimatu, M. Kohma, Y. Isono, T. Nishiyama, and T. S. Matsuda
  • Organizer: AOGS 12th Annual Meeting
  • Place of Presentation: SUNTEC Singapore, Singapore
  • Year and Date: 2015-08-02 – 2015-08-07
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Coupling by Dynamics in VarSITI/ROSMIC (2015)
  • Author(s): T. Nakamura, E. Yigit, C. Stolle
  • Organizer: 26th IUGG General Assembly 2015,
  • Place of Presentation: Prague Congress Center, Prague, Czech Repblic
  • Year and Date: 2015-06-22 – 2015-07-02
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Horizontal phase velocity distributions of gravity waves observed by Antarctic Gravity Wave Imaging/Instrument Network (ANGWIN), using 3-D spectral analysis technique (2015)
  • Author(s): T.S. Matsuda, T. Nakamura, M.K. Ejiri, M. Tsutsumi, M.J. Taylor, Y. Zhao, D. Pautet, T.M. Griffin, D. Murphy,
  • Organizer: 26th IUGG General Assembly 2015,
  • Place of Presentation: Prague Congress Center, Prague, Czech Repblic
  • Year and Date: 2015-06-22 – 2015-07-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 大気上下結合における水蒸気の重要性 (2015)
  • Author(s): 中村卓司
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉市幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] Comparison of horizontal phase velocity distributions of gravity waves observed by ANGWIN, using a 3D spectral technique (2015)
  • Author(s): 松田 貴嗣、中村 卓司、江尻 省、堤 雅基、Michael J. Taylor、Yucheng Zhao、P.-Dominique Pautet、Damian Murphy、Tracy Moffat-Griffin
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉市幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] Distributions of horizontal phase velocity of gravity waves observed by ANGWIN, using a 3-D spectral analysis technique (2015)
  • Author(s): Takashi S. MATSUDA, Takuji NAKAMURA, Mitsumu K. EJIRI, Masaki TSUTSUMI, Michael J. Taylor, Yucheng Zhao, P.-Dominique Pautet, Damian Murphy, Tracy Moffat-Griffin
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • Place of Presentation: 千葉市幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 宇宙空間からの電離圏・熱圏・中間圏の観測 (2015)
  • Author(s): 齊藤 昭則
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉市幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] Simultaneous Observation of the Atmospheric Gravity Waves in the MLT region by ISS-IMAP/VISI and All-sky Imagers (2015)
  • Author(s): Hideko YUKINO, Akinori SAITO, Takeshi SAKANOI, Yuichi OTSUKA
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • Place of Presentation: 千葉市幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 中間圏重力波観測用低廉大気光カメラの性能評価 (2015)
  • Author(s): 鈴木 臣, 塩川 和夫
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉市幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] Statistical Study of Concentric Gravity Wave in the Mesopause by using the IMAP/VISI Data (2015)
  • Author(s): Septi PERWITASARI、Takeshi SAKANOI、Yuichi OTSUKA、Atsushi YAMAZAKI、Yasunobu MIYOSHI、Yuta HOZUMI、Yusuke AKIYA、Akinori SAITO
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • Place of Presentation: 千葉市幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
  • Int'l Joint Research
• [Funded Workshop] Workshop on ground- and satellite-based imaging observations of gravity waves and their comparison to simulations (2016)
  • Place of Presentation: 立川市, 国立極地研究所
  • Year and Date: 2016-03-16 – 2016-03-18