2017 Fiscal Year Annual Research Report
高分解能版大気圏・電離圏モデルによる熱圏重力波の研究
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15H03733
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
三好 勉信 九州大学, 理学研究院, 准教授 (20243884)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
品川 裕之 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所宇宙環境研究室, 研究員 (00262915)
藤原 均 成蹊大学, 理工学部, 教授 (50298741)
陣 英克 国立研究開発法人情報通信研究機構, 経営企画部企画戦略室, プランニングマネージャー (60466240)
Liu Huixin 九州大学, 理学研究院, 准教授 (70589639)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超高層大気環境 / 大気上下結合 / 数値シミュレーション / 大気重力波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
下層大気起源の大気重力波が熱圏・電離圏変動におよぼす影響について，対流圏から熱圏・電離圏までを含むモデル(GAIA)による数値シミュレーションにより調べた。本年度は，下層大気起源の大気重力波により励起される伝搬性電離圏擾乱（TID）に注目して解析を行った。特に北半球冬季について詳しく解析を行い，TIDに伴う電子密度の空間分布やTIDと中性大気変動との関連（電離大気と中性大気の相互作用過程）について明らかにすることができた。
昨年度に引き続き，より分解能の良いモデル(水平分解能約50km)の開発および数値シミュレーションを行い，一年間の積分に成功した。今までの結果と比較・検討することにより， 大気重力波活動度の熱圏における年々変化の様子を調べることができた。従来のモデル(水平分解能約100km)の結果と比べても定性的には同じ結果となることが確認できた。
熱圏重力波を精度よく再現するためには，大気潮汐波のより正確な再現が必要となるため，昨年に引き続き，モデルによりシミュレートされる大気潮汐波が衛星観測結果と一致するか調べてみた。その結果，SW2（太陽同期の半日潮汐波）について，下部熱圏付近でのSW2の振幅が観測に比べて大きくなる傾向があることが判明した。そこで下部熱圏領域での渦拡散係数などの見直しを行い，下部熱圏でのSW2の振幅が観測結果と同程度になるようにモデルの改良を行った。
赤道F層で発生するプラズマバブルに関連して，GAIAで得られたプラズマバブルの発達率と観測されるプラズマバブルの発生頻度との比較・検証を行った。その結果，GAIAはプラズマバブル発生の季節変化を良く再現していることが明らかとなった。このことから，下層大気起源の様々な大気波動（大気重力波・大気潮汐波）による中性大気状態の季節変化の重要性が示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
対流圏から熱圏・電離圏までを含むモデル(GAIA)による数値シミュレーションを実行し，下層大気起源の大気重力波が引き起こす伝搬性電離圏擾乱について調べることができた。伝搬性電離圏擾乱に伴う電子密度変動の時間空間分布や中性大気温度・風速変動との関連を明確にできた。これにより電離大気と中性大気の相互作用過程を明らかにできた。特に，下層大気起源の大気重力波により伝搬性電離圏擾乱が多く励起されることを示した意義は大きい。これら伝搬性電離圏擾乱と大気重力波との関連についての解析結果を，国際一流誌(Journal of Geophysical Research)に査読付き論文として発表した。このことは大きな成果であるといえる。昨年度開発した高水平分解能GAIAモデル(水平分解能50km)についても，数値シミュレーションを一年間実行することができた。今後の研究を進める上で非常な前進であると考えられる。さらに，重力波鉛直伝播にとって重要な大気潮汐波に伴う背景風変動についても，改良を進めより観測に近い基本場が得られるようになり，GAIAモデルの結果検証がさらに進んだ。これら一連の成果を，国際会議・国内学会で多くの成果発表ができたことは，研究成果の発表促進の観点からも意義は大きい。このようにおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に引き続き，対流圏から熱圏・電離圏までを含むモデル(GAIA)による数値シミュレーション結果についての更なる解析を行い，熱圏大気重力波が熱圏・電離圏におよぼす影響について調べる。特に，昨年度までの解析で明らかとなった，伝搬性電離圏擾乱と大気重力波の関連に注目して解析を行う。本年度は，北半球冬季以外の季節について解析を行い，大気重力波活動度の季節変化と伝搬性電離圏擾乱の季節変化との関連について調べる。昨年度までは，太陽活動極小期について大気重力波と伝搬性電離圏擾乱の関連について調べた。今後は太陽活動極大期についても同様の解析を行い，太陽活動が電離大気と中性大気の相互作用過程にどの程度影響しているかについても調べる。水平分解能を良くしたGAIAモデル(水平分解能約50km)についても，様々な太陽活動についてシミュレーションを実行し，大気重力波のふるまいに関する解析を引き続き行う。赤道域のF層で発生するプラズマバブルに関して，GAIAモデルで得られたプラズマバブルの発達率と観測されるプラズマバブルの発生頻度との比較・検証を引き続き行い，大気重力波をはじめとする大気波動がプラズマバブルの発生におよぼす影響について明らかにする。また，衛星観測結果との比較については，比較可能な衛星データがほかにも存在しないか調べ，比較可能なものについてはデータを取得し，GAIAモデル結果の検証を行う。
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