2021 Fiscal Year Final Research Report

Study of the influence of energetic particle precipitation on atmospheric environment in both polar regions

Research Project

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Project/Area Number	19H01952
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	Mizuno Akira 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (80212231)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	田中良昌国立極地研究所, 研究教育系, 特任准教授 (50425766) 野澤悟徳名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (60212130) 長濱智生名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (70377779) 中島拓名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 助教 (90570359)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	高エネルギー粒子降り込み / 極域科学 / ミリ波分光 / 中間圏 / 大気環境変動
Outline of Final Research Achievements	This study aims to understand the influence of energetic particle precipitation (EPP) on the global atmospheric environment from the stratosphere to the lower thermosphere through simultaneous observations from Syowa Station in the Antarctic region and the EISCAT Tromsoe site in the Arctic region. By introducing new technologies, we aimed to expand the range of observational information and improve data quality. Due to the COVID19 that prevented us from traveling to the Arctic region, we could not complete the observational research as we originally planned, but we succeeded in installing a multi-frequency millimeter-wave spectrometer and a spectral riometer at Syowa Station and began observations. In particular, the uniquely developed multi-frequency millimeter-wave spectrometer using a waveguide-type frequency multiplexer realized the world's first simultaneous ground-based observations of O3, NO, CO, and HO2 in millimeter waves.
Free Research Field	大気科学、電波天文学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	北極および南極では、太陽活動に伴い高エネルギーの荷電粒子が地球に降り込んでくる。こうした高エネルギー粒子は空気分子を電離して窒素酸化物を増加させ、オゾンを破壊するなど地球環境に影響を与える可能性が示唆されている。本研究は、観測データが乏しい地球大気の反応を新たな技術により観測的に明らかにすることを目指したものである。電波信号を周波数帯毎に分離して複数の超伝導受信機に分配し、それらの出力を再合成することで４種類の異なる分子の変動を同時に観測できる装置を開発・実用化し、世界初の地上からのミリ波多輝線大気観測を実現させた。この技術は電波天文学などの他分野のミリ波サブミリ波分光にも応用が期待できる。