2020 Fiscal Year Research-status Report
大気圏電離圏モデルGAIAの拡張による多領域相互作用下の電離圏嵐の発生・伝搬解析
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19K03942
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
垰 千尋 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所 宇宙環境研究室, 研究員 (80552562)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三好 勉信 九州大学, 理学研究院, 准教授 (20243884)
藤原 均 成蹊大学, 理工学部, 教授 (50298741)
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| Project Period (FY) |
2019-03-01 – 2022-03-31
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| Keywords | GAIA / 熱圏 / 電離圏 / 数値モデル / 宇宙天気 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気圏変動の地球大気圏への入力として重要である極域電場とオーロラ電子降込み（オーロラ電流）の変動を、全大気圏－電離圏結合モデルGAIA（Ground-to-topside model of Atmosphere and Ionosphere for Aeronomy）に新たに含める改良を行った。極域電場の経験モデル[Weimer, 2005]を組み込み、TIMED衛星観測に基づく加熱率 [Zhang and Paxton, 2008]を再現するオーロラ電流を与えた。極域電場モデルの駆動に必要な太陽風パラメータ（密度・速度・惑星間空間磁場2成分）と、オーロラ変動をコントロールする地磁気活動指数（Kp値）の観測データを、モデル入力データとして整備した。さらに、磁気圏電流との結合をモデル内の電場計算において考慮することで、極域電場が低緯度まで侵入し、電離圏擾乱が中低緯度に広がるようになった。下層大気からの擾乱として、これまでのGAIA計算と同様に、モデルの低高度領域に気象再解析データの入力を行っている。
拡張したモデルを用いて2年間分の計算を実施し、電離圏嵐指標I-scale指標を用いて、電離圏嵐の発生を検出した。このモデル改良の効果を検証するため、改良前と改良後の両方のモデルによる日本上空での電離圏嵐発生予測精度を、実際のGNSS観測に基づく電離圏嵐発生有無との比較により評価した。改良前のモデルによる電離圏嵐発生予測については、気象再解析データの入力時間に応じて予測精度が下がっていくこと、3日程度先までは有意な予測が可能であることが示された。また、改良前に比べて改良後のモデルは、電離圏嵐の発生を予測できた日数が倍ほどに増大し、発生予測の向上が確認された。
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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
コロナウイルスによる在宅勤務等の制限された研究環境であったが、計画通りの進捗であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度は、得られた赤道域・中緯度・高緯度のI-scaleが、磁気圏活動度によってどのように値が変わるかを調査する。求めたモデルI-scaleの値で、電子密度最大値(foF2)と高度積算値(TEC)の増大が食い違う状況を抽出し、電子密度分布の時空間変動を解析する。観測地点の違いなのか、構造が水平および高度方向に局所的なのか、この変動の要因を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
コロナウイルス感染予防のため、国内外の研究会がオンライン化され、出張および打ち合わせ用の経費を次年度使用に繰り越した。
モデル拡張と解析解釈についての研究分担者との研究相談の旅費、計算関係の消耗品、解析・可視化ソフト、および、成果発表経費を計上する(令和３年度)。
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