2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the inner magnetosphere based on comprehensive observation of plasma waves
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16H04056
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
笠原 禎也 金沢大学, 総合メディア基盤センター, 教授 (50243051)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笠羽 康正 東北大学, 理学研究科, 教授 (10295529)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 宇宙プラズマ / プラズマ波動 / 地球磁気圏・電離圏 / 計測工学 / 超高層物理学 / 自然現象観測・予測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、内部磁気圏衛星あらせ（ERG)に搭載したプラズマ波動・電場観測器で、地球内部磁気圏における（１）プラズマ波動－粒子相互作用を的確にその場(in situ)観測する手段を確立し、（２）磁気圏内のグローバルな「物質と場」のエネルギー収支と伝搬を定量評価するための解析手段を確立することを目的としている。
あらせ衛星は平成28年12月に打ち上げられ、平成29年3月末より定常観測を開始したことから、当該年度は打ち上げ直後の、PWE装置の健全性確認と、各種運用モードの動作確認と運用フローの確立に注力し、当初予定していた衛星軌道上での観測器の強度・位相較正は、翌年度に繰り越して実施した。主な研究実績は以下のとおりである。
（A） 電磁界センサの絶対強度・位相較正のための地上実験および評価
PWEデータの科学利用には、電界・磁界とも衛星打ち上げ後に実測データによる絶対較正の確立が必須で、特にアンテナインピーダンス・実効長がプラズマ環境・測定周波数の関数となる電界センサの較正は不可欠である。そこで、軌道上で短時間で周波数特性データを取得できる、ソフトウェア較正機能をPWE機上処理ソフトウェアに実装し、その動作試験と取得データから較正用パラメータが正しく取得できることを確認した。
（B）プラズマ波動観測データの評価・解析のためのデータパイプラインシステムの確立
PWEは、データ容量が比較的小さいスペクトルデータ等を、常時観測データとして先に地上伝送し、科学的に重要なイベント判別に利用する。一方、生の電磁界波形データは生成レートが過大なため、機上のデータレコーダに蓄積後、イベント判別で重要と判断したデータのみを地上伝送する。観測成果の極大化のために、常時データを迅速にチェックし、重要イベントに関わる波形データを選別・地上伝送する解析・運用支援体制を整備した。
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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
研究概要で述べたとおり、あらせ衛星の打ち上げ、定常運用開始が年度後半にずれ込んだために、実観測データを用いた評価・解析は次年度に繰り延べとなったが、打ち上げ準備期間に、必要十分なPWE解析・運用支援体制と取得データの較正に不可欠な機器搭載機能の確認と事前データを計画通り取得できており、打上げから定常運用にかかる期間に余裕を持って機器機能チェックと運用を実現できた。
加えて、査読付き論文2件、招待講演4件を含む30件超の学会での成果発表を行い、初年度としては十分な成果を得たと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
あらせ衛星が定常運用に移行したことを受けて、以下の項目について重点的に研究する。
（A） 電磁界センサの絶対強度・位相較正：衛星軌道上で取得したプラズマ波動観測データを用いて、電磁界センサの絶対強度・位相較正を実施する。
（B） スペクトルマトリクスを用いた波動の伝搬パラメータ解析システムの整備：波動の伝搬ベクトルや群速度等の算出には、電磁界信号の自己および相互相関を表すスペクトルマトリクスが用いられる。あらせ衛星は、機上生成するスペクトルマトリクスと、バーストデータから地上で生成するスペクトルマトリクスの2つが利用できるが、両データから波動の伝搬パラメータを導出して比較・評価を行い、精密解析を可能とするシステムを整備する。
（C） 内部磁気圏内におけるChorus の特性解析：放射線帯電子の生成や極域の脈動オーロラと関わりが深いChorus波動を重点的に観測し、地上観測網とも連携して、Chorusの励起・伝搬過程の特徴を明らかにする。
（D） DC 電場・低周波波動の研究：あらせPWEのDCおよび低周波電場を観測するEFDによる観測データを較正し、磁気嵐に伴うDC電場の変動や、低周波波動の波形・スペクトル解析を実施し、内部磁気圏内のグローバルな電場構造を明らかにする。
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[Presentation] ジオスペース探査計画: ERG2017
Author(s)
三好 由純, 篠原 育, 高島 健, 浅村 和史, 東尾 奈々, 松本 晴久, 三谷 烈史, 横田 勝一郎, 笠原 慧, 風間 洋一, Wang Shiang-Yu, 平原 聖文, 笠原 禎也, 笠羽 康正, 他12名
Organizer
宇宙科学シンポジウム
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[Presentation] ERG衛星による電場・磁場・プラズマ波動観測：観測器仕様と観測計画2017
Author(s)
笠原 禎也, 笠羽康正, 八木谷 聡, 石坂 圭吾, 尾崎 光紀, 熊本 篤志, 土屋 史紀, 井町 智彦, 松田 昇也, 太田 守, ERG/PWEチーム, 他13名
Organizer
宇宙科学シンポジウム
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[Presentation] 宇宙科学連携拠点・ERGサイエンスセンターによるあらせ(ERG)衛星の高次データ整備及び定常運用計画立案ツールの開発2017
Author(s)
小路 真史, 三好 由純, 梅村 宜生, 松田 昇也, 栗田 怜, 篠原 育, 笠原 禎也, 小嶋 浩嗣, 疋島 充, 加藤 雄人, 浅村 和史, 堀 智昭, 宮下 幸長, 桂華 邦裕, 寺本 万里子, 瀬川 朋紀, 西谷 望, 関 華奈子, ERG サイエンスセンタータスクチーム
Organizer
平成28年度宇宙科学情報解析シンポジウム
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[Presentation] プラズマ波動・電場観測器（PWE)現況報告2017
Author(s)
笠原 禎也, 笠羽 康正, 小嶋 浩嗣, 八木谷 聡, 松田 昇也, 石坂 圭吾, 尾崎 光紀, 土屋 史紀, 熊本 篤志, 疋島 充, 井町 智彦, 加藤 雄人, 三好 由純, 篠原 育
Organizer
名古屋大学宇宙地球環境研究所研究集会「ERG衛星の観測データを活用した電磁場・プラズマ波動解析ワークショップ」
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[Presentation] あらせプラズマ波動観測の現状について2017
Author(s)
笠原 禎也, 笠羽 康正, 小嶋 浩嗣, 八木谷 聡, 松田 昇也, 石坂 圭吾, 尾崎 光紀, 土屋 史紀, 熊本 篤志, 疋島 充, 井町 智彦, 加藤 雄人, 三好 由純, 篠原 育
Organizer
名古屋大学宇宙地球環境研究所研究集会「プラズマ圏の観測とモデリング」
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[Presentation] Characteristics of PlasmasphericEquatorial Noise from Van Allen Probes observation2017
Author(s)
Yoshizumi Miyoshi, Koji Nomura, Satoshi Kurita, Shoya Matsuda, Kunihiro Keika, Masafumi Shoji, Shinobu Machida, Yoshiya Kasahara, Naritoshi Kitamura, Ondrej Santolik, Craig A. Kletzing, Scott Boardsen, Richard Horne
Organizer
名古屋大学宇宙地球環境研究所研究集会「プラズマ圏の観測とモデリング」
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[Presentation] あらせプラズマ波動・電場観測器 (PWE) 初期運用報告2017
Author(s)
笠原 禎也, 笠羽 康正, 小嶋 浩嗣, 八木谷 聡, 松田 昇也, 石坂 圭吾, 尾崎 光紀, 土屋 史紀, 熊本 篤志, 疋島 充, 井町 智彦, 加藤 雄人, 三好 由純, 篠原 育
Organizer
名古屋大学宇宙地球環境研究所研究集会「脈動オーロラ研究会」
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[Presentation] Software-type Wave-Particle Interaction Analyzer (SWPIA) by RPWI for JUICE: Science objectives and implementation2016
Author(s)
Y. Katoh, H. Kojima, K. Asamura, Y. Kasaba, F. Tsuchiya, Y. Kasahara, T. Imachi, H. Misawa, A. Kumamoto, S. Yagitani, K. Ishisaka, T. Kimura, Y. Miyoshi, M. Shoji, M. Kitahara, O. Santolik, and J. .E Wahlund
Organizer
13th Annual Meeting Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Geospace Exploration Project ERG2016
Author(s)
Y. Miyoshi, I. Shinohara, T. Takashima, K. Asamura, H. Matsumoto, N. Higashio, T. Mitani, S. Yokota, S. Kasahara, S. Wang, Y. Kazama, M. Hirahara, Y. Kasahara, Y. Kasaba, S. Yagitani, A. Matsuoka, H. Kojima, Y. Katoh, K. Shiokawa, and K. Seki
Organizer
2016 URSI Asia-Pacific Radio Science Conference (AP-RASC)
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] ERG/PWEによるEMIC観測2016
Author(s)
笠原 禎也, 松田 昇也, 笠羽 康正, 小嶋 浩嗣, 八木谷 聡, 石坂 圭吾, 尾崎 光紀, 熊本 篤志, 土屋 史紀, 井町 智彦, ERG/PWEチーム
Organizer
ERG衛星観測に向けたEMIC波動および関連現象に関する研究集会
Invited
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[Presentation] ERG・プラズマ波動・電場観測器（PWE）のデータ解析2016
Author(s)
笠原 禎也, 笠羽 康正, 小嶋 浩嗣, 八木谷 聡, 石坂 圭吾, 尾崎 光紀, 土屋 史紀, 熊本 篤志, 井町 智彦, 松田 昇也, 太田 守, ERG/PWEチーム
Organizer
名古屋大学宇宙地球環境研究所・京都大学生存圏研究所合同シンポジウム「ERGミッションのための新しいデータ解析手法・解析ツールに関する研究会」
Invited
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[Presentation] Specification and Observation plan of the plasma wave experiment (PWE) on board ERG2016
Author(s)
Yoshiya Kasahara, Yasumasa Kasaba, Hirotsugu Kojima, Satoshi Yagitani, Shoya Matsuda, Fuminori Tsuchiya, Keigo Ishisaka, Mitsunori Ozaki, Tomohiko Imachi, Atsushi Kumamoto, Yoshizumi Miyoshi, Mamoru Ota, Satoshi Kurita, Naoko Takahashi, Kazushi Asamura, Iku Shinohara
Organizer
第140回地球電磁気地球惑星圏学会
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[Presentation] The Radio and Plasma Wave Investigation (RPWI) for JUICE: Start of Engineering Model Development2016
Author(s)
Yasumasa Kasaba, Hiroaki Misawa, Fuminori Tsuchiya, Yoshiya Kasahara, Tomohiko Imachi, Tomoki Kimura, Yuto Katoh, Atsushi Kumamoto, Hirotsugu Kojima, Satoshi Yagitani, Keigo Ishisaka, Yoshizumi Miyoshi
Organizer
第140回地球電磁気地球惑星圏学会
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[Presentation] ジオスペース探査：ERGプロジェクト2016
Author(s)
三好 由純, 篠原 育, 高島 健, 浅村 和史, 松本 晴久, 東尾 奈々, 三谷 烈史, 横田 勝一郎, 笠原 慧, 風間 洋一, Wang Shiang-Yu, 平原 聖文, 笠原 禎也, 笠羽 康正, 八木谷 聡, 松岡 彩子, 小嶋 浩嗣, 加藤 雄人, 塩川 和夫, 関 華奈子, 藤本 正樹, 小野 高幸
Organizer
第140回地球電磁気地球惑星圏学会
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[Presentation] Investigation of ion components in the plasmasphere using plasma wave observations2016
Author(s)
Koji Nomura, Yoshizumi Miyoshi, Satoshi Kurita, Shoya Matsuda, Kunihiro Keika, Masafumi Shoji, Shinobu Machida, Yoshiya Kasahara, Naritoshi Kitamura, Ondrej Santolik, Craig A. Kletzing, Scott Boardsen
Organizer
第140回地球電磁気地球惑星圏学会
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