Study of global-scale ionospheric electric field dynamics using mid-latitude SuperDARN under common research infrastructure

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18KK0099
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 西谷 望 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (10218159)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀 智昭 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 特任准教授 (30467344) ; 新堀 淳樹 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 特任助教 (30555678) ; 高橋 直子 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (90828089)
• Project Period (FY): 2018-10-09 – 2024-03-31
• Keywords: 中緯度SuperDARN / 電離圏 / 磁気圏 / SAPS / SED / 磁気流体波動

Outline of Annual Research Achievements

日米双方の中緯度SuperDARNレーダー装置・観測データを活用し、レーダー運用及びデータ解析環境の共通化を図った上で、地球自転軸と地磁気双極子軸のずれに起因する双方のレーダー観測域の地理的相違性に注目して、以下の課題に取り組む。1) SAPSやSEDに代表される電子密度・電場変動現象の空間・時間分布および地理・地磁気軸オフセット効果の影響。2)太陽風中擾乱やサブストーム現象が地球の磁気圏電離圏電場の空間・時間変動に与える影響。3)各種磁気流体波動の生成・伝搬・消滅特性および地理・地磁気軸オフセット効果の影響。特に1分程度の短時間で劇的に変動する現象の特性およびその発生過程を明らかにすることが本研究課題の主要な目的である。
当該年度は日本側研究者をアメリカの研究機関に派遣し、アメリカのSuperDARNレーダー施設を利用するとともに、レーダー運用・データ解析環境の共通化を行った上で日米間の共同研究を進める計画であったが、本研究課題の採択・実施開始から年度末まで半年を切っている中、先方との日程調整がずれ込んだために平成31年度に実施することに決定した。
直接現地を訪問しての共同研究を実施することはできなかったが、電子メール等を活用しての共同研究遂行の準備を進めることができた。またSuperDARNレーダー電波受信専用機のハードウェア一式を購入し、次年度以降の本格的な活用を見据えて準備を行った。
これに加えて、以前より継続している北海道陸別町に設置したSuperDARN北海道-陸別第一・第二レーダーの運用を継続して実施するとともに、日米のレーダーで観測されたSAPS現象の違い、東西方向に伝搬するSAPS擾乱に関する研究成果を学会で発表した。
さらには、日米双方が参加している中緯度SuperDARNレビュー論文の投稿・改訂作業を進め、論文が受理された上で年度末の3月に出版された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当該年度の10月に内定通知を受けてから先方と具体的な共同研究の進め方について協議を進めた。その結果、当初予定していた直接現地を訪問しての共同研究を実施することはできなかったが、電子メール等を活用しての共同研究遂行の準備を進めることができた。
日本国内ではSuperDARN北海道-陸別第一・第二レーダーの運用を継続してデータを蓄積し、本格的な共同研究に備えるとともに、SuperDARNレーダー電波受信専用機のハードウェア一式を購入し、次年度以降の本格的な活用を見据えて準備をすすめることができた。
また並行して、日米双方が参加している中緯度SuperDARNレビュー論文の投稿・改訂作業を進め、論文が受理された上で年度末の3月に出版された。これは単なる一つの論文ではなく中緯度SuperDARN研究成果および今後目指す研究の方向をまとめたSuperDARN研究の基準となる論文であり、今後多数の論文で引用されると期待される。

Strategy for Future Research Activity

日本側の研究者を共同研究機関のバージニア工科大学に派遣し、共通環境の整備を推進するとともに、その基盤の上で共同研究をさらに進める。同時にSuperDARNレーダー電波受信専用機を広域に展開し、新しい観測手法の確立を目指していく。
これに加えて、共同研究の場として国内外で開催される国際会議等を活用する。特に次年度は日本でSuperDARN会議が開催される予定であり、そこに学生・若手研究者を含む関連研究者を派遣することにより、研究目的にある科学的課題を中心として、特に日米の観測結果の相違点に重点を置いて共同研究を推進する。
さらには日本国内でのSuperDARN観測を継続するとともに、共通のレーダー運用・データ解析環境をより一層整備した上で、共同研究を進めていく。

Causes of Carryover

当初の計画では、研究代表者および研究分担者・研究協力者を数名先方のアメリカ国バージニア工科大学に派遣する予定であったが、当該年度内に日程を調整することができず、結果的に次年度に派遣することとなった。この派遣計画は平成31年4月下旬に実施する予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] バージニア工科大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: バージニア工科大学
• [Journal Article] Review of the accomplishments of mid-latitude Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN) HF radars (2019)
  • Author(s): Nishitani, N. J.M. Ruohoniemi, M. Lester, J.B.H. Baker, A.V. Koustov, S.G. Shepherd, G. Chisham, T. Hori, E.G. Thomas, R.A. Makarevich, A. Marchaudon, P. Ponomarenko, J.A. Wild, S.E. Milan, W.A. Bristow, J. Devlin, E. Miller, R.A. Greenwald, T. Ogawa, and T. Kikuchi
  • Journal Title: Progress in Earth and Space Research Volume: 6:27 Pages: -
  • DOI: https://doi.org/10.1186/s40645-019-0270-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Response of the Ionosphere-Plasmasphere Coupling to the September 2017 Storm: What Erodes the Plasmasphere so Severely? (2019)
  • Author(s): Obana, Y., N. Maruyama, A. Shinbori, K. K. Hashimoto, M. Fedrizzi, M. Nose, Y. Otsuka, N. Nishitani, T. Hori, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, S. Matsuda, A. Matsuoka, Y. Kasahara, A. Yoshikawa, Y. Miyoshi, and I. Shinohara
  • Journal Title: Space Weather Volume: 印刷中 Pages: -
  • DOI: https://doi.org/10.1029/2019SW002168
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Local time extent of magnetopause reconnection using space-ground coordination (2019)
  • Author(s): Ying Zou, Brian M. Walsh, Yukitoshi Nishimura, Vassilis Angelopoulos, J. Michael Ruohoniemi, Kathryn A. McWilliams, and Nozomu Nishitani
  • Journal Title: Annales Geophysicae Volume: 印刷中 Pages: -
  • DOI: https://doi.org/10.5194/angeo-37-215-2019
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ERG observations of drift echoes during a unique period of the satellite mission (2019)
  • Author(s): Chang, T.-F., C.-Z. Cheng, S. W. Tam, C.-Y. Chiang, Y. Miyoshi, T. Hori, T. Mitani, T. Takashima, A. Matsuoka, M. Teramoto, and I. Shinohara
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 71:18 Pages: -
  • DOI: https://doi.org/10.1186/s40623-019-0999-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Transient ionization of the mesosphere during auroral breakup: Arase satellite and ground-based conjugate observations at Syowa Station (2019)
  • Author(s): Kataoka, R., T. Nishiyama, Y. Tanaka, A. Kadokura, H. A. Uchida, Y. Ebihara, M. Ejiri, Y. Tomikawa, M. Tsutsumi, K. Sato, Y. Miyoshi, K. Shiokawa, S. Kurita, Y. Kasahara, M. Ozaki, K. Hosokawa, S. Matsuda, I. Shinohara, T. Takashima, T. Sato, T. Mitani, T. Hori, and N. Higashio
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 71:9 Pages: -
  • DOI: https://doi.org/10.1186/s40623-019-0989-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Review of the mid-latitude SuperDARN (2019)
  • Author(s): 西谷 望
  • Organizer: 電磁圏シンポジウム
• [Presentation] 現象報告期間(2018.9-2019.3)における北海道-陸別第一・第二レーダーを中心としたSuperDARN観測報告 (2019)
  • Author(s): 西谷 望、堀 智昭
  • Organizer: 平成30年度第二回STE現象報告会
• [Presentation] 北海道-陸別HFレーダーと中緯度SuperDARNのレビュー (2019)
  • Author(s): 西谷 望
  • Organizer: 陸別ユーザーズミーティング
• [Presentation] あらせ衛星-SuperDARN レーダー同時共役観測によって明らかに なった超低周波磁束管振動 (2019)
  • Author(s): T. Hori, N. Nishitani, S. G. Shepherd, J. M. Ruohoniemi, M. Connors, M. Teramoto, et al.
  • Organizer: 太陽研連シンポジウム「太陽研究の将来展望」
  • Invited
• [Presentation] Arase-SuperDARNキャンペーン報告 (2019)
  • Author(s): T. Hori, N. Nishitani, A. S. Yukimatu, T. Nagatsuma, K. Hosokawa, H. Kawano, M. Watanabe, M. Teramoto
  • Organizer: 第11回ERGサイエンス会議・あらせ衛星の電場・プラズマ波動観測データを用いた解析ワークショップ
• [Presentation] Short temporal scale electric field fluctuations inside SAPS structure observed by the SuperDARN HOP radars (2018)
  • Author(s): 西谷 望・堀 智昭・寺本 万里子
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会第144回総会・講演会
• [Presentation] Study of Ionospheric Conductivity Dependence of the SAPS using the SuperDARN Hokkaido East HF Radar (2018)
  • Author(s): 張玉テイ、西谷望、堀智昭
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会第144回総会・講演会
• [Presentation] Characteristics of dynamics of fast westward flows in the subauroral region during the 2018 August geomagnetic storm (2018)
  • Author(s): 西谷 望、堀 智昭・張 玉テイ
  • Organizer: 極域科学シンポジウム
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] SuperDARN北海道-陸別HFレーダー
  • URL: http://cicr.isee.nagoya-u.ac.jp/hokkaido/