2022 Fiscal Year Annual Research Report
Study on thermal plasma characteristics using ray tracing and collaborative observation data from Arase and ground stations
Project/Area Number |
21H01146
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Research Institution | Kanazawa University |
Principal Investigator |
笠原 禎也 金沢大学, 学術メディア創成センター, 教授 (50243051)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土屋 史紀 東北大学, 理学研究科, 教授 (10302077)
淺村 和史 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (50321568)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Keywords | プラズマ波動 / 熱的プラズマ / あらせ衛星 / イオンサイクロトロン波 / レイトレイシング |
Outline of Annual Research Achievements |
磁気圏プラズマの大勢を占める熱的プラズマは、地球内部磁気圏の電磁特性を決める重要な役割を果たすが、現在の衛星観測技術では実測困難である。本研究課題は、電子密度やイオン組成がプラズマ波の伝搬特性に影響を与えることに着目し、波動の伝搬特性から磁気圏内のプラズマ密度や熱的イオンの組成を逆推定することをめざす。 今年度は、磁気圏プラズマ中を伝搬するプラズマ波の伝搬通路を理論的に求めるレイトレイシング法の汎用化ならびに改良を進めた。従来法では、レイトレイシングコード内で、波の伝搬通路に沿って背景磁場(地球磁場)ベクトルとプラズマ密度を逐次計算していたが、より現実に近い磁気圏電子密度モデルであるGCPM(Global Core Plasma Model)は計算負荷が大きいこと、また伝搬通路計算の結果をプラズマ密度プロファイルの補正にフィードバックするため、GCPM計算部をレイトレイシングから分離し、大量のレイパス計算の高速化と、補正パラメータを密度プロファイルに容易に取り込める改良を加えた。その後、あらせ衛星で観測された雷起源ホイスラの伝搬遅延特性を、高度方向の補正関数を導入した密度モデルを用いたレイトレイシングで再現することに成功し、その有効性を実証した。 他方、あらせ衛星によるプラズマ波動観測データの解析においても、到来方向推定法の改良とその精度評価、波動種別ごとの3次元空間分布の解析等を進めている。 今後、EMIC波の伝搬特性に大きく影響を与えるイオン組成比の補正や、プラズマ密度のダクト構造をレイトレイシングコードに取り込み、EMIC波をはじめとする各種プラズマ波動の伝搬特性と、電子密度や熱的イオン組成の空間分布との対応を定量解析できる環境を充実させる。
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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
観測と理論を紐づけるレイトレイシングコードの拡張・改良は順調に進んでおり、より現実的なプラズマ密度分布を反映したプラズマ波の伝搬特性解析と、EMICに代表されるイオンモード波の伝搬特性解明にむけた解析環境が整いつつある。 加えて、あらせ衛星で観測されたプラズマ波動の伝搬方向推定や空間分布特性などの定量評価が進んでおり、観測データの解析面でも、当研究課題の目的を実現するための成果がまとまりつつある。
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Strategy for Future Research Activity |
EMIC波の伝搬特性に大きく影響を与えるイオン組成比の補正や、プラズマ密度のダクト構造を、レイトレイシングに取り込む改良を行い、EMIC波をはじめとする各種プラズマ波動の特性を理論的に裏付ける伝搬通路並びにイオン密度構造を解析する環境を充実させる。 解析面では、あらせ衛星搭載の磁界センサの特性劣化により、到来方向推定が困難となった時期のデータに対する到来方向推定法の改良や、EMIC波の周波数帯域に混入する人工ノイズの除去など、解析手法の改良を行い、EMIC波の特徴パラメータの網羅的解析を進める。
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Research Products
(30 results)
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[Journal Article] Whistler Mode Transmission Experiments in the Radiation Belts: DSX TNT Circuit Simulation and Data Analysis2023
Author(s)
Jiannan Tu, Paul Song, Ivan A. Galkin, Bodo W. Reinisch, William R. Johnston, Michael J. Starks, Yi-Jiun Su, David Cooke, Gregory P. Ginet, Umran S. Inan, David S. Lauben, Yoshizumi Miyoshi, Shoya Matsuda, Yoshiya Kasahara, Hirotsugu Kojima, Iku Shinohara
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Space Physics
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Using Van Allen Probes and Arase Observations to Develop an Empirical Plasma Density Model in the Inner Zone2023
Author(s)
D. P. Hartley, G. S. Cunningham, J.-F. Ripoll, D. M. Malaspina, Y. Kasahara, Y. Miyoshi, S. Matsuda, S. Nakamura, F. Tsuchiya, M. Kitahara, A. Kumamoto, I. Shinohara, A. Matsuoka
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Space Physics
Volume: 128
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Latitudinal dependence of ground VLF transmitter wave power in the inner magnetosphere2023
Author(s)
Zhiyang Xia, Lunjin Chen, Wenyao Gu, Richard B. Horne, Yoshizumi Miyoshi, Yoshiya Kasahara, Atsushi Kumamoto, Fuminori Tsuchiya, Satoko Nakamura, Masahiro Kitahara, Iku Shinohara
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Journal Title
Frontiers in Astronomy and Space Sciences
Volume: 10
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Direct Observations of Energetic Electron Scattering and Precipitation Due To Whistler-Mode Waves in the Dayside High-Density Regions2023
Author(s)
Shin Sugo, Satoshi Kasahara, Yoshizumi Miyoshi, Yuto Katoh, Kunihiro Keika, Shoichiro Yokota, Tomoaki Hori, Yoshiya Kasahara, Shoya Matsuda, Ayako Matsuoka, Iku Shinohara, Fuminori Tsuchiya, Atsushi Kumamoto, Satoko Nakamura, Masahiro Kitahara
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Space Physics
Volume: 128
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Multi-Event Analysis of Magnetosphere-Ionosphere Coupling of Nighttime Medium-Scale Traveling Ionospheric Disturbances From the Ground and the Arase Satellite2023
Author(s)
K. Kawai, K. Shiokawa, Y. Otsuka, S. Oyama, M. G. Connors, Y. Kasahara, Y. Kasaba, S. Nakamura, F. Tsuchiya, A. Kumamoto, A. Shinbori, A. Matsuoka, I. Shinohara, Y. Miyoshi
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Space Physics
Volume: 128
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Observation of source plasma and field variations of a substorm brightening aurora at L~6 by a ground-based camera and the Arase satellite on 12 October 20172022
Author(s)
L. Chen, K. Shiokawa, Y. Miyoshi, S. Oyama, C-W. Jun, Y. Ogawa, K. Hosokawa, Y. Inaba, Y. Kazama, S. Y. Wang, S. W. Y. Tam, T. F. Chang, B. J. Wang, K. Asamura, S. Kasahara, S. Yokota, T. Hori, K. Keika, Y. Kasaba, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, M. Shoji, Y. Kasahara他5名
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Space Physics
Volume: 127
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Quantifying the Size and Duration of a Microburst-Producing Chorus Region on 5 December 20172022
Author(s)
S. S. Elliott, A. W. Breneman, C. Colpitts, J. M. Pettit, C. A. Cattell, A. J. Halford, M. Shumko, J. Sample, A. T. Johnson, Y. Miyoshi, Y. Kasahara, C. M. Cully, S. Nakamura, T. Mitani, T. Hori, I. Shinohara, K. Shiokawa, S. Matsuda, M. Connors, M. Ozaki, J. Manninen
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Journal Title
Geophysical Research Letters
Volume: 49
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Analysis of Electron Precipitation and Ionospheric Density Enhancements due to Hiss Using Incoherent Scatter Radar and Arase Observations2022
Author(s)
Q. Ma, W. Xu, E. R. Sanchez, R. A. Marshall, J. Bortnik, P. M. Reyes, R. H. Varney, S. R. Kaeppler, Y. Miyoshi, A. Matsuoka, Y. Kasahara, S. Matsuda, F. Tsuchiya, A. Kumamoto, S. Kasahara, S. Yokota, K. Keika, T. Hori, T. Mitani, S. Nakamura, Y. Kazama, S.-Y. Wang, C-W. Jun, I. Shinohara, W. S.-Y. Tam
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Space Physics
Volume: 127
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Asymmetric Distributions of Auroral Kilometric Radiation in Earth's Northern and Southern Hemispheres Observed by the Arase Satellite2022
Author(s)
Fuliang Xiao, Jiawen Tang, Sai Zhang, Qinghua Zhou, Si Liu, Yihua He, Qiwu Yang, Yoshiya Kasahara, Yoshizumi Miyoshi, Atsushi Kumamoto, Yosuke Nakamura, Fuminori Tsuchiya, Iku Shinohara, Satoko Nakamura
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Journal Title
Geophysical Research Letters
Volume: 49
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Collaborative Research Activities of the Arase and Van Allen Probes2022
Author(s)
Y. Miyoshi, I. Shinohara, S. Ukhorskiy, S.G. Claudepierre, T. Mitani, T. Takashima, T. Hori, O. Santolik, I. Kolmasova, S. Matsuda, Y. Kasahara, M. Teramoto, Y. Katoh, M. Hikishima, H. Kojima, S. Kurita, S. Imajo, N. Higashio, S. Kasahara, S. Yokota, K. Asamura, Y. Kazama, S.-Y. Wang, C.-W. Jun, Y. Kasaba他20名
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Journal Title
Space Science Reviews
Volume: 218
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Mesospheric ionization during substorm growth phase2022
Author(s)
K. Murase, R. Kataoka, T. Nishiyama, K. Nishimura, T. Hashimoto, Y. Tanaka, A. Kadokura, Y. Tomikawa, M. Tsutsumi, Y. Ogawa, H. A. Uchida, K. Sato, S. Kasahara, T. Mitani, S. Yokota, T. Hori, K. Keika, T. Takashima, Y. Kasahara, S. Matsuda, M. Shoji, A. Matsuoka, I. Shinohara, Y. Miyoshi, T. Sato, Y. Ebihara, T. Tanaka
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Journal Title
Journal of Space Weather and Space Climate
Volume: 12
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Signatures of Auroral Potential Structure Extending Through the Near-Equatorial Inner Magnetosphere2022
Author(s)
S. Imajo, Y. Miyoshi, K. Asamura, I. Shinohara, M. Nose, K. Shiokawa, Y. Kasahara, Y. Kasaba, A. Matsuoka, S. Kasahara, S. Yokota, K. Keika, T. Hori, M. Shoji, S. Nakamura, M. Teramoto
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Journal Title
Geophysical Research Letters
Volume: 49
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Space-to-space very low frequency radio transmission in the magnetosphere using the DSX and Arase satellites2022
Author(s)
J.P. McCollough, Y. Miyoshi, G.P. Ginet, W.R. Johnston, Y.-J. Su, M. J. Starks, Y. Kasahara, H. Kojima, S. Matsuda, I. Shinohara, P. Song, B.W. Reinisch, I.A. Galkin他10名
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Journal Title
Earth, Planets and Space
Volume: 74
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Slow Contraction of Flash Aurora Induced by an Isolated Chorus Element Ranging From Lower-Band to Upper-Band Frequencies in the Source Region2022
Author(s)
Mitsunori Ozaki, Satoshi Yagitani, Kazuo Shiokawa, Yoshimasa Tanaka, Yasunobu Ogawa, Keisuke Hosokawa, Yoshiya Kasahara, Yusuke Ebihara, Yoshizumi Miyoshi, Kousuke Imamura, Ryuho Kataoka, Shin-ichiro Oyama, Teppei Chida, Akira Kadokura
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Journal Title
Geophysical Research Letters
Volume: 49
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Statistical survey of Arase satellite data sets in conjunction with the Finnish Riometer Network2022
Author(s)
N. Thomas, A. Kero, Y. Miyoshi, K. Shiokawa, M. Hyotyla, T. Raita, Y. Kasahara, I. Shinohara, S. Matsuda, S. Nakamura, S. Kasahara, S. Yokota, K. Keika, T. Hori, T. Mitani, T. Takashima, K. Asamura, Y. Kazama, S.-Y. Wang, C.-W. Jun, N. Higashio
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Space Physics
Volume: 127
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Intercalibrated multi-point measurements of whistler mode waves by Van Allen Probes and Arase2022
Author(s)
O. Santolik, D. Hartley, G. B. Hospodarsky, Y. Kasahara, H. Kojima, I. Kolmasova, W. S. Kurth, S. Matsuda, A. Matsuoka, Y. Miyoshi, I. Shinohara
Organizer
AP-AT-RASC 2022
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] あらせ衛星で観測されたホイスラーモード波の空間分布に関する統計解析2022
Author(s)
林 京汰, 笠原 禎也, 松田 昇也, 土屋 史紀, 熊本 篤志, 北原 理弘, 松岡 彩子, 中村 紗都子, 三好 由純, 篠原 育, Malaspina David,Ripoll Jean-Francois
Organizer
地球電磁気・地球惑星圏学会第152回総会および講演会
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