2021 Fiscal Year Annual Research Report
Energetic electron precipitations and their impact to the middle atmosphere based on coordinated groundbased observations
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20H01955
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
土屋 史紀 東北大学, 理学研究科, 教授 (10302077)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大矢 浩代 千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (00241943)
西山 尚典 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (00704876)
芳原 容英 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (10303009)
三好 由純 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (10377781)
田所 裕康 駿河台大学, メディア情報学部, 講師 (40582797)
水野 亮 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (80212231)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 放射線帯 / プラズマ波動 / 中間圏 / 電波伝搬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
惑星周辺の宇宙空間における高エネルギー粒子の生成・消失過程と、その高エネルギー粒子が惑星大気に及ぼす影響の理解は、太陽系の複数の惑星に跨る研究課題である。本研究は地球を対象に、放射線帯電子の大気への降下を引き起こす物理過程はなにか(課題A)、放射線帯電子の降下は中層大気に如何に影響を及ぼすか(課題B)、の二つの研究課題について実証的なアプローチにより取り組む。
課題Aでは、放射線帯電子の降下を観測する低周波電波と低高度衛星、及びオーロラ・磁場の地上観測の連携により、放射線帯電子の散乱を担うホイッスラーモード波動と電磁イオンサイクロトロン(EMIC)波動を特定しながら大気への電子の損失を観測した。
ホイッスラーモードコーラス波動の間欠的な発生により電子降下のバースト現象（マイクロバースト）が発生していること、電子降下が磁気嵐に発生頻度が高くなり、発生領域が朝側の偏ることを明らかにした。EMIC波動の発生が放射線帯外帯の損失と良い対応を示す事例について、地上多点観測、RBSP衛星、POES衛星、GNSS-TECを使った詳細な解析を行った結果、IPDPタイプのEMIC波動は発生域が放射線帯の外側から内側に動くことによって、幅広い領域で電子の損失を引き起こす可能性を指摘した
課題Bでは、高エネルギー電子降下により中間圏で生じる電離と、電離による低周波電波伝搬の変調を、大気の電離モデルと電波伝搬モデルを用いて再現することに成功した。このモデル計算を用いて、EMIC波動による電子降下現象では、MeV帯の電子が大気に降り込んでいることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウィルスの影響で海外出張が困難であったことから、北欧におけるオーロラ・ミリ波分光観測との観測連携を強化するための、フィンランド北部への受信点の新設は次年度に延期することとなった。一方、低周波電波観測、ミリ波観測、オーロラ観測装置の校正作業・性能向上開発を優先して行い、研究計画の遅延を最小化する工夫を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナウィルス感染症の流行による海外渡航制限の緩和に従って、海外への低周波電波装置の機器設置を進めるとともに、既存の低周波電波装置のデータを用いた解析やモデル計算を進め、科学的成果の創出・公表をすすめる。
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Research Products
(16 results)
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[Presentation] Simultaneous pulsating aurora and microburst observations with ground-based fast auroral imagers and CubeSat FIREBIRD-II2021
Author(s)
Miki Kawamura,Takeshi Sakanoi,Mizuki Fukizawa,Yoshizumi Miyoshi,Keisuke Hosokawa,Fuminori Tsuchiya,Yuto Katoh,Yasunobu Ogawa,Kazushi Asamura,Shinji Saito,Harlan Spence,Arlo Johnson,Shin’ichiro Oyama,Urban Brandstrom
Organizer
AGU fall meeting 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] The mechanism of frequency increase of IPDP type EMIC waves: event analysis of ground and satellite observations on 19 April 20172021
Author(s)
Asuka Hirai,Fuminori Tsuchiya,Takahiro Obara,Yasumasa Kasaba,Yuto Katoh,Hiroaki Misawa,Kazuo Shiokawa,Yoshizumi Miyoshi,Chae Woo Jun,Satoshi Kurita,Martin G Connors and Aaron Hendry
Organizer
AGU fall meeting 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Simultaneous pulsating aurora and microburst observations with ground-based fast auroral imagers and CubeSat FIREBIRD-II2021
Author(s)
川村 美季,坂野井 健,吹澤 瑞貴,三好 由純,細川 敬祐,土屋 史紀,加藤 雄人,小川 泰信,浅村 和史,齊藤 慎司,スペンス ハラン,ジョンソン アルロ,大山 伸一郎,ウルバン ブランドストローム
Organizer
第150回 地球電磁気・地球惑星圏学会 総会・講演会
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[Presentation] Energetic electron precipitations showing ULF modulation observed by VLF/LF transmitter signals2021
Author(s)
Tanaka Kentaro,Hiroyo Ohya,Fuminori Tsuchiya,Kazuo Shiokawa,Yoshizumi Miyoshi,Nozomu Nishitani,Tomoaki Hori,Mariko Teramoto,Martin G Connors,Simon G Shepherd,Hiroyuki Nakata
Organizer
Japan Geoscience Union Meeting 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Properties of EMIC waves observed by Van Allen Probes and ground-based magnetometers during relativistic electron precipitation2021
Author(s)
Asuka Hirai,Fuminori Tsuchiya,Takahiro Obara,Yasumasa Kasaba,Yuto Katoh,Hiroaki Misawa,Kazuo Shiokawa,Yoshizumi Miyoshi,Chae-Woo Jun,Satoshi Kurita,Martin G,Connors,Aaron Hendry
Organizer
Japan Geoscience Union Meeting 2021
Int'l Joint Research
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