電離圏嵐の数値予報：北極・赤道域観測と連携したシミュレーション手法開発と実証

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23340144
• Research Institution: Seikei University
• Principal Investigator: 藤原 均 成蹊大学, 理工学部, 教授 (50298741)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 品川 裕之 独立行政法人情報通信研究機構, その他部局等, 研究員 (00262915) ; 小川 泰信 国立極地研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 准教授 (00362210) ; 三好 勉信 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20243884) ; 野澤 悟徳 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (60212130) ; 陣 英克 独立行政法人情報通信研究機構, その他部局等, 研究員 (60466240)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 極域電離圏 / 熱圏 / EISCATレーダー / 太陽風 / オーロラ / CME / ナトリウムライダー / 大気波動

Research Abstract

これまでのEISCATレーダー特別実験から、太陽コロナ質量放出現象(Coronal Mass Ejection: CME)などに伴う電離圏変動の特徴が示された。本年度、極域熱圏変動の典型例として上記CME現象に着目し、その際の熱圏大気変動について数値モデル(General circulation model: GCM)を用いたシミュレーションを実施した。CMEに伴い、太陽風は2段階の変動を示した。はじめに太陽風のショック構造によりオーロラオーバルの大きさをほとんど変化させずに極域に強い加熱が生じた。約2時間後、太陽風南向き磁場の影響でオーロラオーバルの大きさを拡大させながら同様に強い加熱が引き起こされた。上記2段階のオーロラ加熱領域の変動に対応したシミュレーションにより、熱圏温度・風速変動を調べたところ、収縮したオーロラオーバルでの加熱では局所的な高温領域が形成され、拡大したオーロラオーバルでの加熱では温度上昇よりも熱圏風加速が顕著に生じることが明らかになった。
トロムソ・ノルウェーのEISCATレーダーサイトに設置されている光学機器(ライダー)により、高度約80-110 kmでの金属ナトリウムの密度、温度変動の観測を継続的に実施している。これまでの観測データの解析により、大気潮汐波、大気重力波によるナトリウム変動の特徴が示された(例えば、大気波動の活動度や、伝搬・散逸高度の変動など)。オーロラの活動度が活発な際のナトリウム変動の事例も示され、高度80-110 kmの極域中間圏・熱圏では上方と下方からの影響がともに大気変動の要因として重要であることが観測的に示された。また、これらの大気上下結合について調べるためのシミュレーションを実施し、中間圏・熱圏での大気重力波・潮汐波の特徴・影響が示された(例えば、成層圏突然昇温時の中間圏・熱圏での大気潮汐波など)。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The neutral dynamics during the 2009 sudden stratosphere warming simulated by different whole atmosphere models (2014)
  • Author(s): Pedatella, N. M., T. Fuller-Rowell, H. Wang, H. Jin, Y.Miyoshi, H. Fujiwara, H. Shinagawa, H.-L. Liu, F. Sassi, H. Schmidt, V.Matthias, and L. Goncharenko
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 119 Pages: -
  • DOI: 10.1002/2013JA019421
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Variations of the neutral temperature and sodium density between 80 and 107 km above Tromsoe during the winter of 2010-2011 by a new solid state sodium LIDAR (2014)
  • Author(s): Nozawa, S., T. Kawahara, N. Saito, C. Hall, T. Tsuda, T. Kawabata, S. Wada, A. Brekke, T. Takahashi, H. Fujiwara, Y. Ogawa, and R. Fujii
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 119 Pages: -
  • DOI: 10.1029/2013JA019520
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of gravity waves on the day-night difference of the general circulation in the Venusian lower thermosphere (2013)
  • Author(s): Hoshino, N., H. Fujiwara, M. Takagi, and Y. Kasaba
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 118 Pages: -
  • DOI: 10.1029/2013JA019520
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 数値宇宙天気予報に向けた高精度大気圏-電離圏結合モデルの開発 (2014)
  • Author(s): 品川裕之, 陣 英克, 三好勉信, 藤原 均, 横山竜宏
  • Organizer: STE現象報告会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 20140317-20140317
• [Presentation] Impact of upward propagating atmospheric waves on the upper atmosphere (2014)
  • Author(s): Miyoshi, Y., H. Jin, H. Fujiwara, H. Shinagawa
  • Organizer: Pansy Symposium
  • Place of Presentation: University of Tokyo, Japan
  • Year and Date: 20140310-20140311
  • Invited
• [Presentation] 下層大気で生成される音波・重力波が超高層大気に与える影響のシミュレーション (2014)
  • Author(s): 品川裕之, 三好勉信, 陣 英克, 藤原 均
  • Organizer: 中緯度短波レーダー研究会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 20140127-20140127
• [Presentation] Effects of Gravity Waves on the Thermosphere/Ionosphere system simulated by an atmosphere-ionosphere coupled Model (2013)
  • Author(s): Miyoshi, Y.，H.Jin, H. Fujiwara and H. Shinagawa
  • Organizer: AGU fall meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 20131209-20131213
• [Presentation] Variations of the neutral temperature inside an SSL during a night of high auroral activity above Tromso (2013)
  • Author(s): Takahashi, T., S. Nozawa, T. Tsuda, S. Oyama, H. Fujiwara, M. Tsutsumi, T. Kawahara, N. Saito, S. Wada, T. Kawabata, and N. Matuura
  • Organizer: AGU fall meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 20131209-20131213
• [Presentation] Modeling of atmosphere-ionosphere response to extreme disturbances in space and the lower atmosphere (2013)
  • Author(s): Shinagawa, H., H. Jin, Y. Miyoshi, and H. Fujiwara
  • Organizer: International CAWSES-II Symposium
  • Place of Presentation: Nagoya University, Japan
  • Year and Date: 20131118-20131122
• [Presentation] Investigation of variations of the polar thermosphere and ionosphere with EISCAT radar observations and GCM simulations (2013)
  • Author(s): Fujiwara, H., S. Nozawa, Y. Ogawa, R. Kataoka, Y. Miyoshi, H. Jin, H. Shinagawa
  • Organizer: International CAWSES-II Symposium
  • Place of Presentation: Nagoya University, Japan
  • Year and Date: 20131118-20131122
• [Presentation] The Short Variation of Nitric Oxide in the MLT region associate with a magnetic storm on April 2012 in Antarctica (2013)
  • Author(s): Isono, Y., A. Mizuno, T. Nagahama, Y. Miyoshi, T. Nakamura, R. Kataoka, M. Tsutsumi, M. Ejiri, H. Fujiwara, and H. Maezawa
  • Organizer: International CAWSES-II Symposium
  • Place of Presentation: Nagoya University, Japan
  • Year and Date: 20131118-20131122
• [Presentation] Variations of neutral temperature and winds in the polar mesosphere and lower thermosphere above Tromso (2013)
  • Author(s): Nozawa, S., T. Kawahara, T. Tsuda, N. Saito, M. Tsutsumi, S. Wada, H. Fujiwara, T. Takahashi, T. Kawabata, S. Oyama, C. Hall, A. Brekke, and R. Fujii
  • Organizer: International CAWSES-II Symposium
  • Place of Presentation: Nagoya University, Japan
  • Year and Date: 20131118-20131122
• [Presentation] Effects of atmospheric waves on variations in the upper atmosphere by using an atmosphere-ionosphere coupled model (2013)
  • Author(s): Miyoshi, Y., H. Jin, H. Fujiwara, H. Shinagawa
  • Organizer: International CAWSES-II Symposium
  • Place of Presentation: Nagoya University, Japan
  • Year and Date: 20131118-20131122
• [Presentation] Impact of the CO2 increase on the middle and upper atmosphere simulated by a GCM (2013)
  • Author(s): Miyoshi, Y., T. Nakamura, Y. Ogawa, Y. Tomikawa, H.Fujiwara, M. Tsutsumi and T. Tanaka
  • Organizer: International CAWSES-II Symposium
  • Place of Presentation: Nagoya University, Japan
  • Year and Date: 20131118-20131122
• [Presentation] 昭和基地で捉えたMLT領域におけるNOカラム量の季節変動と短期変動 (2013)
  • Author(s): 礒野靖子, 水野亮, 長濱智生, 三好由純, 中村卓司, 片岡龍峰, 堤雅基, 江尻省, 藤原均, 前澤裕之
  • Organizer: 第4回極域科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 国立極地研究所
  • Year and Date: 20131112-20131115
• [Presentation] トロムソ上空における極域下部熱圏・中間圏における大気温度・風速変動 (2013)
  • Author(s): 野澤悟徳, 川原琢也, 津田卓雄, 斎藤徳人, 堤雅基, 和田智之, 藤原均, 高橋透, 川端哲也, 小川泰信, 大山伸一郎, クリスホール, アスゲイルブレッケ, 藤井良一
  • Organizer: 第4回極域科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 国立極地研究所
  • Year and Date: 20131112-20131115
• [Presentation] Development of a whole atmosphere-ionosphere coupled model for space weather forecast (2013)
  • Author(s): Shinagawa, H., H. Jin, Y. Miyoshi, and H. Fujiwara
  • Organizer: The 2nd Asia-Oceania Space Weather Alliance Workshop
  • Place of Presentation: Kunming, China
  • Year and Date: 20131107-20131107
• [Presentation] GAIAシミュレーションとISS-MAP観測との連携による超高層大気・電離圏研究 (2013)
  • Author(s): 藤原 均, 陣英克, 三好勉信, 品川裕之, 小川泰信, 齊藤 昭則
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 20131102-20131105
• [Presentation] トロムソ上空で地磁気擾乱時に観測されたスポラディックナトリウム層内外の大気温度変動 (2013)
  • Author(s): 高橋 透, 野澤悟徳, 津田卓雄, 大山伸一郎, 藤原 均, 堤雅 基, 川原琢也, 斎藤徳人, 和田智之, 川端哲也, 松浦延夫
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 20131102-20131105
• [Presentation] 高精度全大気圏-電離圏結合モデル開発の現状と問題点 (2013)
  • Author(s): 品川裕之, 陣 英克, 三好勉信, 藤原 均
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 20131102-20131105
• [Presentation] Vertical coupling of the atmosphere-ionosphere system obtained by the GAIA model simulation (2013)
  • Author(s): Miyoshi, Y.，H.Jin, H. Fujiwara and H. Shinagawa
  • Organizer: IAGA 12th Scientific Assembly
  • Place of Presentation: Merida, Mexico
  • Year and Date: 20130826-20130831
  • Invited
• [Presentation] EISCAT observations of CME-induced dayside ionospheric heating on March 12, 2012 (2013)
  • Author(s): Fujiwara, H., S. Nozawa, Y. Ogawa, R. Kataoka, Y. Miyoshi, H. Jin, H. Shinagawa
  • Organizer: 16th International EISCAT symposium
  • Place of Presentation: Lancaster University, UK
  • Year and Date: 20130812-20130816
• [Presentation] Gravity Waves in the MTI simulated by a Whole Atmosphere Model (2013)
  • Author(s): Miyoshi, Y.，H.Jin, H. Fujiwara and H. Shinagawa
  • Organizer: Workshop on whole atmosphere coupling during solar cycle 24
  • Place of Presentation: National Central University
  • Year and Date: 20130714-20130717
  • Invited
• [Presentation] Ionosphere-Thermosphere System Response to Lower Atmospheric Variability Studied by a Whole Atmosphere-Ionosphere Coupled Model (2013)
  • Author(s): Jin, H., Y. Miyoshi, H. Fujiwara, and H. Shinagawa
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society 10th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Brisbane Convention & Exhibition Centre
  • Year and Date: 20130624-20130628
  • Invited
• [Presentation] Space Weather Simulation at NICT (2013)
  • Author(s): Shinagawa, H., H. Jin, Y. Kubo, M. Den, Y. Kubota, T. Tanaka, S. Fujita, Y. Miyoshi, and H. Fujiwara
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society 10th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Brisbane Convention & Exhibition Centre
  • Year and Date: 20130624-20130628
• [Presentation] ISS-IMAP観測との連携研究への期待：大気上下結合モデリングの観点より (2013)
  • Author(s): 陣 英克, 三好 勉信, 藤原 均, 品川 裕之
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 20130519-20130524
  • Invited
• [Presentation] Development of a high-resolution whole atmosphere-ionosphere coupled model (2013)
  • Author(s): 品川 裕之，陣 英克，三好 勉信，藤原 均
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 20130519-20130524
• [Presentation] Gravity Waves in the Mesosphere/Thermosphere/Ionosphere simulated by a Whole Atmosphere Model (2013)
  • Author(s): 三好 勉信，陣 英克，藤原 均，品川 裕之
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 20130519-20130524
• [Presentation] Ionospheric Response to Stratospheric Sudden Warming Studied by Realistic Whole Atmosphere-Ionosphere Coupled Simulation (2013)
  • Author(s): 陣 英克，三好 勉信，Liu Huixin, 藤原 均，品川 裕之
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 20130519-20130524
• [Presentation] インフラサウンド及び関連波動が繋ぐ多圏融合地球物理学の新描像 (2013)
  • Author(s): 品川 裕之，松村 充，陣 英克，三好 勉信，藤原 均，津川 卓也，齊藤 昭則，家森 俊彦，丸山 隆
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 20130519-20130524
• [Presentation] The momentum balance of the neutral atmosphere in the lower thermosphere (2013)
  • Author(s): 三好 勉信，小田 亜弓，藤原 均
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 20130519-20130524
• [Presentation] Polar aeronomy with EISCAT_3D and GCM simulations (2013)
  • Author(s): 藤原 均，野澤 悟徳，小川 泰信，三好 勉信，陣 英克，品川 裕之
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 20130519-20130524
• [Presentation] Upper atmosphere response to stratosphere sudden warming: local time and height dependence simulated by GAIA model (2013)
  • Author(s): Liu, H.，陣 英克，三好 勉信，藤原 均，品川 裕之
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 20130519-20130524
• [Remarks] 地球・惑星超高層大気の研究
  • URL: https://sites.google.com/site/hfujiwara630/home