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2008 Fiscal Year Annual Research Report

マイクロサテライト・地上観測連携による高々度放電発光と地球ガンマ線現象の解明

Research Project

Project/Area Number 19002002
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

高橋 幸弘  Hokkaido University, 大学院・理学研究院, 教授 (50236329)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉田 和哉  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00191578)
坂本 祐二  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50431523)
坂野井 健  東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (80271857)
村田 功  東北大学, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (00291245)
藤原 均  東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (50298741)
KeywordsTLE / スプライト / 地球ガンマ線 / TGF / 大学衛星 / 超小型衛星 / 雷放電 / 地上観測
Research Abstract

本研究課題では、3つのテーマ:1) 高々度発光現象(TLE)のメカニズムの解明、2) 地球ガンマ線(TGF)のメカニズムの解明、3) グローバルな雷放電活動とそれらの大気及び電離圏・磁気圏への影響の定量的理解、を達成するために、A) マイクロサテライトの開発・製作・打上、および得られたデータの解析、B) ローカルな地上観測キャンペーンと永続的地上モニタリング観測の実施、C) 統合的なデータ解析とメカニズム解明のためのシミュレーションを柱とした研究計画を実施している。21年度は途中より特推としての活動を縮小、終了したが、以下の成果を得ている。
A) 衛星(雷神)は20年度2月初めに通信障害を発生したが、21年度はスタンフォード大学の協力を得たコマンド送信実験と地上再現実験を行いほぼ原因を究明した。近い将来復活の可能性はあるものの、当面は状態監視と搬送波を使った電離圏擾乱モニター観測を継続している。
B) アジアVLF観測網の拠点としてタイへの機器設置を完了し(途中から別財源に移行)、また観測網の初期観測から雷放電によるアジア地域での新電離圏擾乱現象を発見した。ELF世界観測網を維持し、大気電場観測を整備した。
C) ELF観測網による位置評定の新手法を開発し、精度を大幅に向上することに成功し、データベースを構築するとともに落雷世界分布図を初めて作成した。この手法に基づき、落雷規模別に世界年間平均落雷頻度を初めて推定した。さらに、TGF発生頻度及びスプライト光度の、落雷規模依存性を示すことに成功にした。これらの成果の多くは一流国際誌に受理または査読最終段階にある。雷放電活動及び雲量と太陽活動についての解析・考察をすすめ、成果の一部は一流国際誌に掲載された。こうした電磁波及び光学落雷データの大気科学モデルへの応用を多角的に調査し、利用方針を定めた。

  • Research Products

    (38 results)

All 2010 2009

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (28 results)

  • [Journal Article] SPRITE-SAT : a Micro Satellite for Scientific Observation of Transient Luminous Events and Terrestrial Gamma-ray Flashes2010

    • Author(s)
      Kazuya Yoshida, Yukihiro Takahashi, Yuji Sakamoto, Eriko Ujiie, Kei Takiuchi, Yasuhiro Nakazato, Tomoki Sawakami, Takeshi Sakanoi, Yasumasa Kasaba, Satoshi Kondo, Kozo Yamashita, Shinya Ueda, Takeshi Takashima, Kazuhiro Nakazawa, Takefumi Mitani, Teruaki Enoto, Mitsuteru Sato, Umran Inan, Ivan Linscott, Fredrik Bruhn, Yoshinari Masumoto
    • Journal Title

      Transactions of JSASS, Space Technology Japan Vol.8(掲載決定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pre-Flight Analysis, Test Evaluation and Flight Verification of the Thermal System of Tohoku University SPRITE-SAT2010

    • Author(s)
      Yuji Sakamoto, Yasuhiro Nakazato, Tomoki Sawakami, Kazuya Yoshida, Yukihiro Takahashi
    • Journal Title

      Transactions of JSASS, Space Technology Japan Vol.8(掲載決定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development and Flight Data Analysis of the Attitude Determination and Control System of Tohoku University SPRITE-SAT2010

    • Author(s)
      Yuji Sakamoto, Tomoki Sawakami, Kazuya Yoshida, Yukihiro Takahashi
    • Journal Title

      Transactions of JSASS, Space Technology Japan Vol.8(掲載決定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Absolute optical energy of sprites and its relationship to charge moment of parent lightning discharge based on measurement by ISUAL/AP2010

    • Author(s)
      Takahashi, Y., A Yoshida, M Sato, T Adachi, S Kondo, R-R Hsu, H-T Su, A B Chen, S B Mende, H U Frey, L-C Lee
    • Journal Title

      J.Geophys.Res.accepted (in press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 27-day variation in cloud amount in the Western Pacific warm pool region and relationship to the solar cycle2010

    • Author(s)
      Y.Takahashi, Y.Okazaki, M.Sato, H.Miyahara, K.Sakanoi, P.K.Hong, N.Hoshino
    • Journal Title

      Atmos.Chem.Phys. 10

      Pages: 1577-1584

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Present Status and Scope of TLE and TGF Studies2009

    • Author(s)
      Yukihiro Takahashi
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials 129

      Pages: 163-167

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimating lightning current moment waveforms from satellite optical measurements2009

    • Author(s)
      T.Adachi, S.A.Cummer, J.Li, Y.Takahashi, et al.
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters 36

      Pages: L18808

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discharge processes, electric field, and electron energy in ISUAL recorded gigantic jets2009

    • Author(s)
      Cheng-Ling Kuo, J.K.Chou, L.Y.Tsai, A.B.Chen, H.T.Su, R.R.Hsu, S.A.Cummer,5 H.U.Frey, S.B.Mende, Y.Takahashi, L.C.Lee
    • Journal Title

      J.Geophys.Res. 114

      Pages: doi : 10.1029/2008JA013791

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the Global Occurrence and Impacts of Transient Luminous Events (TLEs)2009

    • Author(s)
      Rue-Ron Hsu, Alfred B.Chen, Cheng-Ling Kuo, Han-Tzong Su, Harald Frey, Stephen Mende, Yukihiro Takahashi, Lou-Chung Lee
    • Journal Title

      AIP(American Institute of Physics) conference proceedings 1118

      Pages: 99-107(doi : 10.1063/1.3137720)

  • [Journal Article] Ground-based detection of sprites and their parent lightning flashes over Africa during the 2006 AMMA campaign2009

    • Author(s)
      E.R.Williams, W.A.Lyons, Y.Hobara, V.C.Mushtak, N.Asencio, R.Boldi, J.Bor, S.A.Cummer, E.Greenberg, M.Hayakawa, R.H.Holzworth, V.Kotroni, J.Li, C.Morales, T.E.Nelson, C.Price, B.Russell, M.Sato, G.Satori, K.Shirahata, Y.Takahashi, K.Yamashita
    • Journal Title

      Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 136

      Pages: 257-271

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] JEM-GLIMSミッション機器開発の概要と理・工連携体制2010

    • Author(s)
      佐藤光輝, 他3名
    • Organizer
      第18回スペース・エンジニアリング・コンファレンス
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京)
    • Year and Date
      2010-01-29
  • [Presentation] GLIMSミッション-光学観測機器の開発状況2010

    • Author(s)
      佐藤光輝, 他12名
    • Organizer
      第10回宇宙科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究本部(日本)
    • Year and Date
      2010-01-07
  • [Presentation] Global lightning mapping with time of arrival method using ELF network data2009

    • Author(s)
      Yamashita, K.; Takahashi, Y.; Sato, M.; Kase, H.
    • Organizer
      American Geophysical Union, Fall Meeting 2009
    • Place of Presentation
      San Francisco
    • Year and Date
      20091214-20091218
  • [Presentation] Time Series Analyses of Transient Luminous Events and Lightning at a Few Selected Geographic Regions2009

    • Author(s)
      Wu, Y.; Chen, A.B.; Kuo, C.; Lee, L.; Su, H.; Hsu, R.; Chen, C.; Chiang, C.; Mende, S.B.; Frey, H.U.; Takahashi, Y.; Lee, L.
    • Organizer
      American Geophysical Union, Fall Meeting 2009
    • Place of Presentation
      San Francisco
    • Year and Date
      20091214-20091218
  • [Presentation] Sensitivity Degradation of the ISUAL instruments and its impact to the observations2009

    • Author(s)
      Chen, A.B.; Chiang, C.; Hwang, Y.; Wu, Y.; Kuo, C.; Hsu, R.; Su, H.; Lin, S.; Liu, T.; Mende, S.B.; Frey, H.U.; Takahashi, Y.; Lee, L.
    • Organizer
      American Geophysical Union, Fall Meeting 2009
    • Place of Presentation
      San Francisco
    • Year and Date
      20091214-20091218
  • [Presentation] Purpose of RISING satellite mission2009

    • Author(s)
      高橋幸弘
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合 2009年大会
    • Place of Presentation
      千葉・幕張メッセ
    • Year and Date
      20090516-20090521
  • [Presentation] Charge moment change distribution of lightning discharge and occurrence probability of terrestrial gamma-ray flashes2009

    • Author(s)
      嘉瀬裕美, 高橋幸弘, 宇野健, 吉田暁洋, 山下幸三, 佐藤光輝
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合 2009年大会
    • Place of Presentation
      千葉・幕張メッセ
    • Year and Date
      20090516-20090521
  • [Presentation] グローバルサーキットにおける雷放電電流量の推定2009

    • Author(s)
      山下幸三, 高橋幸弘, 佐藤光輝, 嘉瀬裕美
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合 2009年大会
    • Place of Presentation
      千葉・幕張メッセ
    • Year and Date
      20090516-20090521
  • [Presentation] れいめい衛星によるスプライト発光と熱圏大気光の多波長観測2009

    • Author(s)
      坂野井健, 山崎敦, 足立透, 佐藤光輝, 高橋幸弘, 江尻省, 鈴木臣, 中村卓司, 藤原均, 平原聖文
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合 2009年大会
    • Place of Presentation
      千葉・幕張メッセ
    • Year and Date
      20090516-20090521
  • [Presentation] Current moment waveforms in sprite/halo producing lightning derived from satellite optical measurements2009

    • Author(s)
      T.Adachi, S.Cummer, J.Li, N.Lehtinen, Y.Takahashi, et al.
    • Organizer
      American Geophysical Union 2009 Fall Meeting
    • Place of Presentation
      米・カリフォルニア
    • Year and Date
      2009-12-16
  • [Presentation] Science Goal and Mission Status of JEM-GLIMS2009

    • Author(s)
      佐藤光輝, 他13名
    • Organizer
      AGU Fall Meeting
    • Place of Presentation
      サンフランシスコ(米国)
    • Year and Date
      2009-12-14
  • [Presentation] Concurrent observation of Atmospheric Electric Field and Schumann resonance2009

    • Author(s)
      鴨川仁
    • Organizer
      第126回 地球電磁気・地球惑星圏学会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2009-09-28
  • [Presentation] 東北大学スプライト観測衛星(SPRITE-SAT)の開発および運用報告2009

    • Author(s)
      坂本祐二, 吉田和哉, 澤上友貴, 坂野井健, 高橋幸弘
    • Organizer
      日本機械学会2009年度年次大会
    • Place of Presentation
      盛岡市,岩手
    • Year and Date
      2009-09-15
  • [Presentation] LF帯標準電波を用いた7/22日食中のD領域変動観測2009

    • Author(s)
      土屋史紀、三澤浩昭、森岡昭、三好由純、高橋幸弘, 他
    • Organizer
      STE現象報告会
    • Place of Presentation
      日本・小金井
    • Year and Date
      2009-09-04
  • [Presentation] Future collaboration between space and ground-based observations of TLEs2009

    • Author(s)
      M.Sato(招待講演)
    • Organizer
      ISUAL 2009 Conference
    • Place of Presentation
      国立成功大学(台湾)
    • Year and Date
      2009-08-17
  • [Presentation] Development of the Structural System for Tohoku University SPRITE-SAT2009

    • Author(s)
      Tomoki Sawakami, Kei Takiuchi, Eriko Ujiie, Yuji Sakamoto, Kazuya Yoshida, Yukihiro Takahashi
    • Organizer
      27th International Symposium on Space Technology and Science
    • Place of Presentation
      筑波
    • Year and Date
      2009-07-10
  • [Presentation] Pre-Flight Analysis, Test Evaluation and Flight Verification of the Thermal System of Tohoku University SPRITE-SAT2009

    • Author(s)
      Yuji Sakamoto, Yasuhiro Nakazato, Tomoki Sawakami, Kazuya Yoshida, Yukihiro Takahashi
    • Organizer
      27th International Symposium on Space Technology and Science
    • Place of Presentation
      筑波
    • Year and Date
      2009-07-10
  • [Presentation] Development and Flight Data Analysis of the Attitude Determination and Control System of Tohoku University SPRITE-SAT2009

    • Author(s)
      坂本祐二, 吉田和哉, 高橋幸弘
    • Organizer
      27th International Symposium on Space Technology and Science
    • Place of Presentation
      筑波
    • Year and Date
      2009-07-10
  • [Presentation] SPRITE-SAT : a Micro Satellite for Scientific Observation of Transient Luminous Events and Terrestrial Gamma-ray Flashes2009

    • Author(s)
      Kazuya Yoshida, Yukihiro Takahashi, Yuji Sakamoto, Eriko Ujiie, Kei Takiuchi, Yasuhiro Nakazato, Tomoki Sawakami, Takeshi Sakanoi, Yasumasa Kasaba, Satoshi Kondo, Kozo Yamashita, Shinya Ueda, Takeshi Takashima, Kazuhiro Nakazawa, Takefumi Mitani, Teruaki Enoto, Mitsuteru Sato, Umran Inan, Ivan Linscott, Fredrik Bruhn, Yoshinari Masumoto
    • Organizer
      27th International Symposium on Space Technology and Science
    • Place of Presentation
      筑波
    • Year and Date
      2009-07-08
  • [Presentation] 国際宇宙ステーションからの雷放電・スプライト観測計画:JEM-GLIMS2009

    • Author(s)
      佐藤光輝, 他4名
    • Organizer
      日本大気電気学会
    • Place of Presentation
      東北工業大学(宮城)
    • Year and Date
      2009-07-02
  • [Presentation] Global measurements of lightning and sprites from International Space Station : JEM-GLIMS mission2009

    • Author(s)
      佐藤光輝, 他14名
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2009大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉)
    • Year and Date
      2009-05-21
  • [Presentation] Ion-aerosol and global-circuit atmospheric electric field2009

    • Author(s)
      木村嘉尚
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2009年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ
    • Year and Date
      2009-05-20
  • [Presentation] Chain connection global-circuit model for the explanation of phase difference of atmospheric electric field2009

    • Author(s)
      木村嘉尚
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2009年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ
    • Year and Date
      2009-05-19
  • [Presentation] Seasonal variations of global lightning and TLE occurrence distributions derived from ELF measurements2009

    • Author(s)
      佐藤光輝, 他4名
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2009大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉)
    • Year and Date
      2009-05-18
  • [Presentation] Report of the development and the initial operation of Tohoku University SPRITE-SAT (RISING) for sprites and terrestrial gamma-ray flashes observation2009

    • Author(s)
      Yuji Sakamoto, Yukihiro Takahashi, Takeshi Sakanoi, Kazuya Yoshida
    • Organizer
      日本地球惑星連合大会
    • Place of Presentation
      幕張市,千葉
    • Year and Date
      2009-05-18
  • [Presentation] Global Sprite Occurrence Rates and Distributions Derived from ELF Measurements and Their Seasonal Variations2009

    • Author(s)
      佐藤光輝, 高橋幸弘
    • Organizer
      AGU Chapman Conference
    • Place of Presentation
      ペンシルベニア州立大学(米国)
    • Year and Date
      2009-05-13
  • [Presentation] Possible VHF radar echoes in the lower ionosphere associated with lightning discharges : Preliminary results2009

    • Author(s)
      T.Adachi, M.Yamamoto, U.S.Inan, Y.Otsuka, Y.Takahashi
    • Organizer
      American Geophysical Union Chapman Conference on Effects of Thunderstorms and Lightning in the Upper Atmosphere
    • Place of Presentation
      米・ペンシルバニア
    • Year and Date
      2009-05-12
  • [Presentation] SPRITE-SAT : a University Small Satellite for Observation of High-altitude Luminous Event2009

    • Author(s)
      Yukihiro Takahashi, Kazuya Yoshida, SPRITE-SAT Development Team
    • Organizer
      7th International Symposium of the International Academy of Astronautics
    • Place of Presentation
      Berlin, Germany
    • Year and Date
      2009-05-05

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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