Study of new excitation mechanisms of Geospace magnetohydrodynamic waves with the network of multiple satellites and ionospheric radars

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K03949
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 堀 智昭 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 特任准教授 (30467344)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西谷 望 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (10218159)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 磁気圏 / 電離圏 / 磁束管振動 / プラズマ / 磁気嵐 / サブストーム / 磁気流体波

Outline of Annual Research Achievements

研究計画1) 磁束管振動・伝搬特性と外部条件依存性を調べることを目的として、引き続き中緯度~サブオーロラ帯緯度での磁束管振動の伝搬に関する解析および研究を行った。昨年度までの研究により、これらの振動が、サブストーム開始の経度付近から東西に広がっていることがわかっているが、これらの周波数特性についてさらに解析を行った。結果として、理論及び経験的なモデルに基づいてサブオーロラ帯緯度で予想される磁束管振動の周波数より、実際観測される周波数はかなり低いことがわかった。このことは、磁束管振動が従来言われている磁力線共鳴起源のものではなく、他の物理過程で生じていることを示唆している。その物理過程を明らかにすべく、さらなる解析及び研究の途上である。研究計画2)の衛星+レーダーの同時共役観測については、昨年度同定したサブオーロラ帯での大規模電場構造(SAPS: Subauroral Polarization Streams)の磁気圏-電離圏共役観測に基づいて、磁束管振動に重畳しているSAPS電場に関する解析を継続し、対応する磁気圏側の高エネルギー粒子分布が、従来の単純なモデルとは異なっている場合が多いことを見出した。また研究計画3)については、内部磁気圏をドリフトしている高エネルギー電子雲の空間発展についての結果を論文化するために、様々なタイミングでの電子雲の空間構造を詳細に分析して、より正確な時間発展を把握すべく研究を進めた。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

研究計画1)と2)については、昨年度より論文化を進めているが、残念ながら完成に至っていない。理由としては、磁束管振動の周波数特性に関する解析から、予想以上に低い周波数が結果として得られたことで、その解釈や考察のために文献や類似研究を広範に調査する必要があったためである。また研究計画 3)についても、電子雲の空間構造のより正確な把握に追加の解析が必要となり、それに昨年度に予想した以上の時間を要したために、計画に遅れが生じている。またコロナ禍が終息しつつあるとは言え、昨年度に引き続き海外出張や海外での国際学会及び研究集会への現地参加を実現させることができず、特に海外の人工衛星のデータの解釈に関して、海外の専門家と十分に議論を行う機会が得られなかった。

Strategy for Future Research Activity

研究機関をさらに1年延長することとして、この最終延長年の間に、これまで各研究で得られた結果をまとめて、学術論文という成果にすることに全力を注ぐ。またついに海外への出張が可能となったので、特に今年度は海外での研究成果発表を積極的に行い、その過程で海外の専門家との議論を行う機会を創出し、結果の論文化を推進していく予定である。

Causes of Carryover

昨年度に引き続きコロナ禍という状況により、海外の学会及び研究集会に参加することができず、旅費の執行を十分行うことができなかった。これが次年度使用が生じた一番大きな理由である。来年度は延長分も含めて最終年度となるため、機会を捉えて国内外の学会・研究集会に参加し、かつ論文出版を進めることで、必要経費執行を行っていく。

Research Products

• [Journal Article] Statistical Survey of Arase Satellite Data Sets in Conjunction With the Finnish Riometer Network (2022)
  • Author(s): Thomas. N.、Kero. A.、Miyoshi Y.、Shiokawa K.、Hyotyla M.、Raita T.、Kasahara Y.、Shinohara I.、Matsuda S.、Nakamura S.、Kasahara S.、Yokota S.、Keika K.、Hori T.、Mitani T.、Takashima T.、Asamura K.、Kazama Y.、Wang S.‐Y.、Jun C.‐W.、Higashio N.
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Space Physics Volume: 127 Pages: 2022ja030271
  • DOI: 10.1029/2022ja030271
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Signatures of Auroral Potential Structure Extending Through the Near‐Equatorial Inner Magnetosphere (2022)
  • Author(s): Imajo S.、Miyoshi Y.、Asamura K.、Shinohara I.、Nos? M.、Shiokawa K.、Kasahara Y.、Kasaba Y.、Matsuoka A.、Kasahara S.、Yokota S.、Keika K.、Hori T.、Shoji M.、Nakamura S.、Teramoto M.
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 49 Pages: e2022GL098105
  • DOI: 10.1029/2022GL098105
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mesospheric ionization during substorm growth phase (2022)
  • Author(s): Murase K.、Kataoka R.、Nishiyama T.、Nishimura K.、Hashimoto T.、Tanaka Y.、Kadokura A.、Tomikawa Y.、Tsutsumi M.、Ogawa Y.、Uchida H. A.、Sato K.、Kasahara S.、Mitani T.、Yokota S.、Hori T.、Keika K.、Takashima T.、Kasahara Y.、et al.
  • Journal Title: Journal of Space Weather and Space Climate Volume: 12 Pages: 18～18
  • DOI: 10.1051/swsc/2022012
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Collaborative Research Activities of the Arase and Van Allen Probes (2022)
  • Author(s): Miyoshi Y.、Shinohara I.、Ukhorskiy S.、Claudepierre S. G.、Mitani T.、Takashima T.、Hori T.、Santolik O.、Kolmasova I.、Matsuda S.、Kasahara Y.、Teramoto M.、Katoh Y.、Hikishima M.、Kojima H.、Kurita S.、Imajo S.、Higashio N.、Kasahara S.、Yokota S.、Asamura K.、Kazama Y.、Wang S.-Y.、Jun C.-W.、Kasaba Y.、et al.
  • Journal Title: Space Science Reviews Volume: 218 Pages: 38
  • DOI: 10.1007/s11214-022-00885-4
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Poleward Moving Auroral Arcs and Pc5 Oscillations (2022)
  • Author(s): Sakurai T.、Wright A. N.、Takahashi K.、Elsden T.、Ebihara Y.、Sato N.、Kadokura A.、Tanaka Y.、Hori T.
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Space Physics Volume: 127 Pages: e2022JA030362
  • DOI: 10.1029/2022ja030362
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Spatial relationship of SAPS and particle boundaries as observed by Arase (2022)
  • Author(s): T. Hori, Y. Miyoshi, S. Nakamura, Y. Kasaba, T. Nakagawa, M. Kitahara, S. Matsuda, N. Nishitani, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, Y. Kasahara, K., Asamura, C.-W. Jun, Y. Kazama, S.-Y. Wang, K. Keika, S. Kasahara, S., Yokota, A. Matsuoka, I. Shinohara
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Spatial relationship of SAPS and particle boundaries as observed by Arase (2022)
  • Author(s): T. Hori, Y. Miyoshi, S. Nakamura, Y. Kasaba, T. Nakagawa, M. Kitahara, S. Matsuda, N. Nishitani, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, Y. Kasahara, K. Asamura, C.-W. Jun, Y. Kazama, S.-Y. Wang, K. Keika, S. Kasahara, S. Yokota, A. Matsuoka, I. Shinohara
  • Organizer: SuperDARN Workshop 2022
• [Presentation] SAPS electric field and particle boundaries in the equatorial magnetosphere as observed by Arase (2022)
  • Author(s): T. Hori, Y. Miyoshi, S. Nakamura, Y. Kasaba, T. Nakagawa, M. Kitahara, S. Matsuda, N. Nishitani, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, Y. Kasahara, K. Asamura, C.-W. Jun, Y. Kazama, S.-Y. Wang, K. Keika, S. Kasahara, S. Yokota, A. Matsuoka, I. Shinohara
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会第152回 総会・講演会