新技術ライダー観測を活用した超高層大気下部の化学過程と物質輸送の研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24340121
• Research Institution: National Institute of Polar Research
• Principal Investigator: 中村 卓司 国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (40217857)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿保 真 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (20167951) ; 川原 琢也 信州大学, 工学部, 准教授 (40273073) ; 鈴木 秀彦 明治大学, 理工学部, 講師 (40582002) ; 藤原 均 成蹊大学, 理工学部, 教授 (50298741) ; 江尻 省 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (80391077) ; 西山 尚典 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (00704876)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 超高層物理学 / ライダー / 中間圏界面 / 流星フラックス / 金属原子 / 大気大循環モデル / レーダー観測 / 下部熱圏

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、観測的情報が決定的に欠落している超高層大気下部の組成とその変動に関する情報を新しく開発した多波長の共鳴散乱ライダー等新技術のライダー観測を実施することで飛躍的に増大させ、先端的レーダー観測で得た下部熱圏への流星物質流入フラックスの季節変化を用い、最新のGCM モデルを投入することで超高層大気下部の物質輸送と化学過程を明らかにすることを目的とした。
課題１、新技術ライダーを用いた集中観測 多波長共鳴散乱ライダーによる集中観測を継続した。とくに鉄原子の観測を強化して実施することで大気潮汐波による温度変動とそのパターンの変動などを明らかにした。また高分解能のカルシウムイオン観測から電離圏の変動を明らかにした。これらに関する議論を進展させた。
課題２、物質フラックスのレーダー高精度観測　昭和基地大型大気レーダーでの流星フラックス観測についてソフトウェアを整備して観測実施が可能となった。また中間圏モードでのレーダー観測についても電子密度モデルを組み合わせて乱流強度も議論することができた。
課題３、取得データの解析、データベース化　南極昭和基地でのライダー観測のデータベースについて温度精度を十分検討して誤差の少ないデータを得たほか、北極や中緯度のナトリウムデータもODINなどの衛星観測データを入手してグローバルデータを作成した。
課題４、数値モデルと観測との比較　大気大循環モデルや再解析データとの比較について南極上空の温度/中間圏雲観測から大気潮汐波とプラネタリ波の相互作用など直接的な波動励起によらない大気物理現象の影響を明らかにした。
とくに海外の共同研究者とは、国内で開催されたASSW/ISAR-4国際会議に招聘して議論を進め、また国外での会議開催時にも打ち合わせを行うなど意見交換をすすめて研究を進展させた。併せて相互に訪問することで国内の関係者とも議論を深めることができた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 宇宙科学研究所(スウェーデン)
  • Country Name: SWEDEN
  • Counterpart Institution: 宇宙科学研究所
• [Int'l Joint Research] コロラド州立大学/ユタ州立大学/ハンプトン大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: コロラド州立大学/ユタ州立大学/ハンプトン大学
• [Int'l Joint Research] オーストラリア南極局(オーストラリア)
  • Country Name: AUSTRALIA
  • Counterpart Institution: オーストラリア南極局
• [Int'l Joint Research] 英国南極研究所(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: 英国南極研究所
• [Journal Article] A thermospheric Na layer event observed up to 140km over Syowa Station (69.0 degrees S, 39.6 degrees E) in Antarctica (2015)
  • Author(s): Tsuda, T. T,; Chu, X.; Nakamura, T.; Ejiri, M.K.; Kawahara, T.D.; Yukimatu, A.S.; Hosokawa, K.
  • Journal Title: Geophys. Res. Lett. Volume: 42 Pages: 3647-3653
  • DOI: 10.1002/2015GL064101.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 昭和基地レイリー/ラマンライダーライダーを用いた高度15-60km の重力波活動度 の研究 (2015)
  • Author(s): 木暮優, 中村卓司, 江尻省, 西山尚典, 堤雅基, 冨川喜弘, 津田卓雄
  • Organizer: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • Place of Presentation: 文京区、東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [Presentation] Investigation on Na layer response to geomagnetic activities using resonance scatter measurement by Odin/OSIRIS, (2015)
  • Author(s): Takuo Tsuda, Takuji Nakamura, Mitsumu K. Ejiri, Takanori Nishiyama, Keisuke Hosokawa, Toru Takahshi,
  • Organizer: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • Place of Presentation: 文京区、東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [Presentation] 2011-2015 年における昭和基地レイリー/ラマンライダーを用いた大気温度観測の現 状報告, (2015)
  • Author(s): 西山 尚典, 中村 卓司, 江尻 省, 阿保 真, 川原 琢也, 津田 卓雄, 鈴木 秀彦
  • Organizer: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • Place of Presentation: 文京区、東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [Presentation] 光ヘテロダイン法による波長可変共鳴散乱ライダーの送信周波数校正実験, (2015)
  • Author(s): 江尻 省, 西山 尚典, 津野 克彦, 津田 卓雄, 阿保 真, 中村 卓司,
  • Organizer: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • Place of Presentation: 文京区、東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [Presentation] 共鳴散乱ライダーによる極域超高層大気の研究 (2015)
  • Author(s): 津田 卓雄, 中村 卓司, 阿保 真, 江尻 省, 西山 尚典, 川原 琢也,
  • Organizer: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • Place of Presentation: 文京区、東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03
  • Invited
• [Presentation] 南極昭和基地大型大気レーダーによって観測された中間圏重力波と中層大気 NICAM による再現実験 (2015)
  • Author(s): 澁谷 亮輔, 佐藤 薫, 高麗 正史, 冨川 喜弘, 西村 耕司, 中村 卓司, 堤 雅基, 佐藤 亨
  • Organizer: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • Place of Presentation: 文京区、東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [Presentation] Mesosphere and lower thermosphere observations at Syowa Station, the Antarctic (69S, 40E), (2015)
  • Author(s): Nakamura, T., K. Sato, M. Tsutsumi, T. Sato, JARE VIII-th term AJ1 project,
  • Organizer: 12th international workshop on Layered Phenomena in the Mesopause Region,
  • Place of Presentation: Boulder, CO, USA
  • Year and Date: 2015-08-10 – 2015-08-13
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Recent observations and studies of the middle and upper atmosphere at Syowa Station (39.6E, 69S) (2015)
  • Author(s): Nakamura, T., K. Sato, M. Tsutsumi, T. Yamanouchi, T. Sato, Y. Tomikawa, K. Nishimura, M. K. Ejiri, M. Abo, T. T. Tsuda, T. Kawahara, H. Suzuki, A. Mizuno, T. Nagahama, H. Yamagishi, A. S. Yukimatu, M. Kohma, Y. Isono, T. Nishiyama, and T. S. Matsuda
  • Organizer: AOGS 12th Annual Meeting,
  • Place of Presentation: SUNTEC Singapore, Singapore
  • Year and Date: 2015-08-02 – 2015-08-07
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Horizontal phase velocity distributions of gravity waves observed by Antarctic Gravity Wave Imaging/Instrument Network (ANGWIN), using 3-D spectral analysis technique (2015)
  • Author(s): T.S. Matsuda, T. Nakamura, M.K. Ejiri, M. Tsutsumi, M.J. Taylor, Y. Zhao, D. Pautet, T.M. Griffin, D. Murphy,
  • Organizer: 26th IUGG General Assembly 2015,
  • Place of Presentation: Prague Congress Centre, Prague, Czech Repblic
  • Year and Date: 2015-06-22 – 2015-07-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Coupling by Dynamics in VarSITI/ROSMIC (2015)
  • Author(s): T. Nakamura, E. Yigit, C. Stolle
  • Organizer: 26th IUGG General Assembly 2015,
  • Place of Presentation: Prague Congress Centre, Prague, Czech Repblic
  • Year and Date: 2015-06-22 – 2015-07-02
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 2012年10月りゅう座流星群のMUレーダーヘッドエコー観測 (2015)
  • Author(s): 藤原 康徳、Johan Kero、阿保 真、Csilla Szasz、中村 卓司
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉市、幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] MUレーダー・流星ヘッドエコー観測によるメテオロイドの軌道決定 (2015)
  • Author(s): 阿部 新助、Johan Kero、中村 卓司、藤原 康徳、渡部 潤一、橋口 浩之
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉市、幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] 波長可変ライダーによるFe温度とCa+温度の観測 (2015)
  • Author(s): 津田 卓雄、江尻 省、西山 尚典、阿保 真、川原 琢也、中村 卓司
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉市、幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] 南極昭和基地レイリー/ラマンライダーにより観測された中層大気の大気重力波の新しい解析方法 (2015)
  • Author(s): 木暮 優、中村 卓司、江尻 省、西山 尚典、堤 雅基、津田 卓雄
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉市、幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] First simultaneous observation of Ca+ densities in the E region and MSTIDs in the F region (2015)
  • Author(s): Mitsumu K. EJIRI1, Takuo TSUDA, Takanori NISHIYAMA, Makoto ABO, Michi NISHIOKA, Takashi MARUYAMA, Akinori SAITO, Takuji NAKAMURA
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2015,
  • Place of Presentation: 千葉市、幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 中規模伝搬性電離圏擾乱発生時に共鳴散乱ライダーで観測されたCa+密度変動 (2015)
  • Author(s): 江尻 省、津田 卓雄、西山 尚典、阿保 真、西岡 未知、丸山 隆、齊藤 昭則、中村 卓司
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉市、幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] 南極昭和基地大型大気レーダーによる極域中間圏エコーと銀河電波吸収の同時観測 (2015)
  • Author(s): 西山 尚典、佐藤 薫、中村 卓司、堤 雅基、佐藤 亨、高麗 正史、西村 耕司、冨川 喜弘、江尻 省、津田 卓雄
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉市、幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] Comparison of horizontal phase velocity distributions of gravity waves observed by ANGWIN, using a 3D spectral technique (2015)
  • Author(s): 松田 貴嗣、中村 卓司、江尻 省、堤 雅基、Michael J. Taylor、Yucheng Zhao、P.-Dominique Pautet、Damian Murphy、Tracy Moffat-Griffin
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉市、幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] Comparison of horizontal phase velocity distributions of gravity waves observed by ANGWIN, using a 3D spectral technique (2015)
  • Author(s): Takashi S. MATSUDA, Takuji NAKAMURA, Mitsumu K. EJIRI, Masaki TSUTSUMI, Michael J. Taylor, Yucheng Zhao, P.-Dominique Pautet, Damian Murphy, Tracy Moffat-Griffi
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2015,
  • Place of Presentation: 千葉市、幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Simultaneous observations of polar mesosphere winter echoes (PMWE) and Cosmic Noise Absorption (CNA) by the PANSY radar (2015)
  • Author(s): Takanori NISHIYAMA, Kaoru SATO, Takuji NAKAMURA, Masaki TSUTSUMI, Toru SATO, Masashi KOHMA, Koji NISHIMURA, Yoshihiro TOMIKAWA, Mitsumu K. EJIRI, Takuo TSUDA
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2015,
  • Place of Presentation: 千葉市、幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
  • Int'l Joint Research