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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Coupling between upper and middle atmosphere in the polar region using a multi-beam LIDAR and multiple instruments

Research Project

Project/Area Number 17H02968
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

野澤 悟徳  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (60212130)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小川 泰信  国立極地研究所, 国際北極環境研究センター, 准教授 (00362210)
川原 琢也  信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (40273073)
藤原 均  成蹊大学, 理工学部, 教授 (50298741)
水野 亮  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (80212231)
堤 雅基  国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (80280535)
斎藤 徳人  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 上級研究員 (90333327)
津田 卓雄  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (90444421)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords鉛直風 / ナトリウムライダー / ナトリウム層 / 北極域下部熱圏 / 北極域上部中間圏 / 対流不安定 / シア不安定 / 半日大気潮汐波
Outline of Annual Research Achievements

2017年度から開発してきた口径60 cm望遠鏡を用いた新受信システムを2019年10月にノルウェー・トロムソ(北緯69.6度, 東経19.2度)にて運用されているナトリウム(Na)ライダーに導入した。観測プログラムを改良し、鉛直風の高精度観測を実現した。鉛直方向に関しては、これまでの4倍以上のS/N比でのデータ取得が実現した。10月に7晩の観測を実施したのち、12月7日から最大1日21時間連続観測を実施した。12月16日まで9晩の上部中間圏から下部熱圏(高度80-110 km)の3次元中性風速、Na密度、中性大気温度の観測データが取得できた。その後、レーザー不調のため観測が中断し、さらにコロナ禍に突入したため、それ以降の観測はできなかった。

Naライダーにより2010年10月から2019年12月までの10シーズンで得られた温度データ(354晩、3924時間)、および2012年10月から2019年12月に得られた風速データ(210晩、2068時間)を用いた上部中間圏(高度80-110 km)における対流不安定とシア不安定の統計研究を実施した。このような膨大な量の統計解析は、世界初である。ブラントバイサラ周波数(N)とリチャードソン数(Ri)を導出し、各晩での不安定発生確率を求めた。N^2<0のとき対流不安定、0=<Ri<1/4の時シア不安定となる。対流不安定の不安定確率は、3%から26%で変動し、平均値は12%、一方シア不安定の不安定確率は、6%から23%で変動し、平均値は14%であった。対流不安定の発生には、半日潮汐波と大気重力波(の砕波)が支配的であり、さらに高度94-100 kmではオーロラ活動が関係していることがわかった。シア不安定の発生には、半日潮汐波が支配的な役割を果たしていることがわかった。さらに、シア不安定の発生確率が太陽活動度依存性を示すことを発見した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (22 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Peer Reviewed: 12 results,  Open Access: 7 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Formation of a bottomside secondary sodium layer associated with the passage of multiple mesospheric frontal systems2021

    • Author(s)
      Narayanan, V. L., S. Nozawa, S. Oyama, I. Mann, K. Shiokawa, Y. Otsuka, N. Saito, S. Wada, T. D. Kawahara, and T. Takahashi
    • Journal Title

      Atm. Chem. Phys

      Volume: 21 Pages: 2343-2361

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] On the temporal evolution of turbopause altitude2021

    • Author(s)
      Hall, C.M., and S. Nozawa
    • Journal Title

      Experimental Results

      Volume: 2 Pages: e17, 1-7

    • DOI

      10.1017/exp.2021.6

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Atmospheric tomography using the Nordic Meteor Radar Cluster and Chilean Observation Network De Meteor Radars: network details and 3DVAR retrieval2021

    • Author(s)
      Stober, G., A. Kozlovsky, A. Liu, Z. Qiao, M. Tsutsumi, C. Hall, S. Nozawa, M. Lester, E. Belova, J. Kero, P. J. Espy, R. E. Hibbins, and N. Mitchell
    • Journal Title

      Atmospheric Measurement Techniques

      Volume: 14 Pages: 6509-6532

    • DOI

      10.5194/amt-14-6509-2021

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Development of low-cost multi-wavelength imager system for studies of aurora and airglow2020

    • Author(s)
      Ogawa Y.、Tanaka Y.、Kadokura A.、Hosokawa K.、Ebihara Y.、Motoba T.、Gustavsson B.、Br?ndstr?m U.、Sato Y.、Oyama S.、Ozaki M.、Raita T.、Sigernes F.、Nozawa S.、Shiokawa K.、Kosch M.、Kauristie K.、Hall C.、Suzuki S.、Miyoshi Y.、Gerrard A.、Miyaoka H.、Fujii R.
    • Journal Title

      Polar Science

      Volume: 23 Pages: 100501~100501

    • DOI

      10.1016/j.polar.2019.100501

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Climatology of the main (24-h and 12-h) tides observed by meteor radars at Svalbard and Tromsoe: Comparison with the Models CMAM-DAS and WACCM-X2020

    • Author(s)
      Pancheva, D., P. Mukhtarov, C. Hall, C. Meek, M. Tsutsumi, N. Pedatella, S. Nozawa, and A. Manson
    • Journal Title

      J. Atmos. Solar-Terr. Phys.

      Volume: 207 Pages: -

    • DOI

      10.1016/j.jastp.2020.105339

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Estimation of the emission altitude of pulsating aurora using the five-wavelength photometer2020

    • Author(s)
      Kawamura, Y., K. Hosokawa, S. Nozawa, Y. Ogawa, T. Kawabata, S. Oyama, Y. Miyoshi, S. Kurita, and R. Fujii
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 72 Pages: 96

    • DOI

      10.1186/s40623-020-01229-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A belt-like distribution of gaseous hydrogen cyanide on Neptune’s equatorial stratosphere detected by ALMA2020

    • Author(s)
      Iino, T., H. Sagawa, T. Tsukagoshi, and S. Nozawa
    • Journal Title

      Astrophysical Journal Letters

      Volume: 903 Pages: L1

    • DOI

      10.3847/2041-8213/abbb9a

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] OI 630.0 nm and N2 1PG emissions in pulsating aurora events observed by an optical spectrograph at Tromsoe, Norway2020

    • Author(s)
      Tsuda, T. T., C. Li, S. Hamada, K. Hosokawa, S. Oyama, S. Nozawa, T. Kawabata, A. Mizuno, J. Kurihara, T. Nishiyama, and M. J. Kosch
    • Journal Title

      J. Geophys. Res.

      Volume: 125 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2020JA028250

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Xia, Y., S. Nozawa, J. Jiao, J. Wang, F. Li, X. Cheng, Y. Yang, L. Du, and G. Yang, Statistical study on sporadic sodium layers (SSLs) based on diurnal sodium lidar observations at Beijing, China (40.5 degrees N,116 degrees E)2020

    • Author(s)
      Xia, Y., S. Nozawa, J. Jiao, J. Wang, F. Li, X. Cheng, Y. Yang, L. Du, and G. Yang
    • Journal Title

      J. Atmos. Solar-Terr. Phys.

      Volume: 212 Pages: -

    • DOI

      10.1016/j.jastp.2020.105512

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] On the long-lasting "C-type" structures in the sodium lidargram: The lifetime of Kelvin-Helmholtz billows in the mesosphere and lower thermosphere region2019

    • Author(s)
      Mondal, S., S. Sarkhel, J. Agarwa, D. Chakrabarty, R. Sekar, T. Yuan, X. Cai, A. Lu, S. Nozawa, N. Saito, T. Kawahara, M. Mlynczak, J. Russell, III
    • Journal Title

      J. Geophys. Res.,

      Volume: 124 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2019JA026630

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Special issue “Recent Advances in MSTand EISCAT/Ionospheric Studies - Special Issue of the Joint MST15 and EISCAT18 Meetings, May 2017”2019

    • Author(s)
      Yamamoto, M., W. K. Hocking, S. Nozawa, J. Vierinen, H. Liu, and N. Nishitani
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 71 Pages: 99

    • DOI

      10.1186/s40623-019-1070-2

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] High-latitude thermospheric wind study using a Fabry-Perot interferometer at Tromso in Norway: averages and variations during quiet times2019

    • Author(s)
      Xu, H., K. Shiokawa, S. Oyama, and S. Nozawa
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 71 Pages: 110

    • DOI

      10.1186/s40623-019-1093-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Atmospheric instabilities in the polar upper mesosphere2021

    • Author(s)
      Satonori Nozawa, Sakiho Maeda, Takuya Kawahara, Norihito Saito, Satoshi Wada, Takuo Tsuda, Toru Takahashi,Tetsuya Kawabata and Chris Hall
    • Organizer
      JpGU2021
  • [Presentation] Atmospheric instabilities in the polar upper mesosphere (2)2021

    • Author(s)
      Satonori Nozawa, Takuya Kawahara, Norihito Saito, Satoshi Wada, Takuo Tsuda,Tetsuya Kawabata and Chris Hall
    • Organizer
      SGEPSS
  • [Presentation] Study of atmospheric instabilities in the polar upper mesosphere between 80 and 105 km above Tromsoe2021

    • Author(s)
      Satonori Nozawa, Takuya Kawahara, Norihito Saito, Satoshi Wada, Takuo Tsuda, and Tetsuya Kawabata
    • Organizer
      The 12th Symposium on Polar Science
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地球熱圏・中間圏・電離圏の地上観測手法(EISCAT_3D・ライダー等)2021

    • Author(s)
      野澤 悟徳
    • Organizer
      宇宙地球結合系における物理機構・素過程に関する統合的研究形態・体系の構築・推進
  • [Presentation] ナトリウムライダーの今後の展望~EISCAT_3Dとの同時観測に向けて~2021

    • Author(s)
      野澤悟徳、斎藤徳人、川原琢也、津田卓雄、川端哲也
    • Organizer
      EISCAT研究集会
  • [Presentation] Statistical study of Sporadic Sodium Layers (SSLs) above Tromsoe (2)2020

    • Author(s)
      Satonori Nozawa, Takuo T. Tsuda, Norihito Saito, Takuya Kawahara, Satosi Wada, Yasunobu Ogawa, Hitoshi Fujiwara, Toru Takahashi, Tetsuya Kawabata, Chris Hall, Asgeir Brekke
    • Organizer
      JpGU2020
  • [Presentation] Statistical study of Sporadic Sodium Layers (SSLs) above Tromsoe (3)2020

    • Author(s)
      Satonori Nozawa, Takuo T. Tsuda, Norihito Saito, Takuya Kawahara, Satosi Wada, Yasunobu Ogawa, Hitoshi Fujiwara, Toru Takahashi, Tetsuya Kawabata, Chris Hall, Asgeir Brekke
    • Organizer
      第148回 SGEPSS総会および講演会
  • [Presentation] Statistical study of Sporadic Sodium Layer (SSL) in the polar MLT region2020

    • Author(s)
      Satonori Nozawa, Takuo T. Tsuda, Norihito Saito, Takuya Kawahara, Satosi Wada, Yasunobu Ogaw, Hitoshi Fujiwara, Toru Takahashi, Tetsuya Kawabata, Chris Hall, and Asgeir Brekke
    • Organizer
      The 11th Symposium on Polar Science
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Statistical study of Sporadic Sodium Layer (SSL) observed at Tromsoe2019

    • Author(s)
      Satonori Nozawa, Takuo T. Tsuda, Norihito Saito, Toru Takahashi, Takuya Kawahara, Yasunobu Ogawa, Hitoshi Fujiwara, Satoshi Wada, Ogawa Youhei, Chris Hall, and Asgeir Brekke
    • Organizer
      JpGU2019
  • [Presentation] Statistical study of Sporadic Sodium Layer (SSL) observed at the high latitude station at Tromsoe2019

    • Author(s)
      Satonori Nozawa, Takuo T. Tsuda, Norihito Saito, Toru Takahashi, Takuya Kawahara, Yasunobu Ogawa, Hitoshi Fujiwara, Satoshi Wada, Tetsuya Kawabata, Chris Hall, and Asgeir Brekke
    • Organizer
      The 10th Symposium on Polar Science
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-12-28  

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