新しい地上観測ネットワークによる１／４波長モード定在アルフヴェン波の観測

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24740333
• Research Institution: Osaka Electro-Communication University
• Principal Investigator: 尾花 由紀 大阪電気通信大学, 工学部, 講師 (50398096)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 磁気圏－電離圏結合 / プラズマ圏 / 空洞共鳴 / 磁力線共鳴 / ULF波 / 国際情報交換

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、磁力線共鳴振動の1/4波長モード波を詳細観測することを目的に、新しい地磁気観測網をニュージーランド地域に展開し、そのデータ解析を行った。1/4波長モード波とは、磁力線の両端の電離圏環境が極端に非対称なときに励起される磁力線共鳴振動の１モードである。境界条件の非対称を反映して波形は大きくゆがみ、磁力線上に波長の1/4だけが乗った形となる。約30年前に存在が予言されながらほとんど観測例がなかったが、我々の先行研究により、地磁気の多点観測データを使って安定的に検出・解析する道が開かれた。本研究ではニュージーランド北島のTe Wharauに新しく地磁気観測点を設け、既存の観測点と合わせて1/4波長モード波の詳細解析に適した配置の観測網を構築し、次の成果を挙げた。
1/4波長モード波の周波数、共鳴領域の幅、減衰率を観測から明らかにした。また、1/4波長モード波が、電離圏環境の非対称が解消されるに連れて、1/2波長モード波に遷移する様子を連続的に捉えた。モード遷移は昼夜境界線が観測点の上空を通過するタイミングで始まり、電離圏電気伝導度の南北半球間の比が約5になるころ終了した。磁気圏モデルを使って計算したところ、1/2波長モードの計算では磁力線共鳴振動の特性が良く再現できたのに対し、1/4波長モードの計算では当初磁力線共鳴振動の特性が再現されず、アルヴェン速度のプロファイルを調整してプラズマ圏空洞共鳴の効果を抑制したところ、1/4波長モードの磁力線共鳴が再現された。この結果は空洞共鳴によって振幅の大きなファストモードプラズマ波動が発生するとき、1/4波長モード波が隠されてしまうことを暗示しており、1/4波長モード波の発生条件を特定する上で重要な示唆を与えるものである。

Research Products

• [Journal Article] CDF data archive and integrated data analysis platform for ERG-related ground data developed by ERG Science Center (ERG-SC) (2015)
  • Author(s): Hori, T., Y. Miyashita, Y. Miyoshi, K. Seki, T. Segawa, Y.-M. Tanaka, K. Keika, M. Shoji, I. Shinohara, K. Shiokawa, Y. Otsuka, S. Abe, A. Yoshikawa, K. Yumoto, Y. Obana, N. Nishitani, A. S. Yukimatu, T. Nagatsuma, M. Kunitake, K. Hosokawa, Y. Ogawa, K. T. Murata, M. Nose, H. Kawano, and T. Sakanoi
  • Journal Title: J. Space Sci. Info. Jpn Volume: JAXA-RR-14-009 Pages: 75-89
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Resonance Structure and Mode Transition of Quarter-Wave ULF Pulsations Around the Dawn Terminator (2015)
  • Author(s): Y. Obana, C. L. Waters, M. D. Sciffer, F. W. Menk, R. L. Lysak, K. Shiokawa, A. W. Hurst, T. Petersen
  • Journal Title: J. Geophys. Res. - Space Physics Volume: 不明 Pages: 不明
  • DOI: 10.1002/2015JA021096
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Latitudinal Distribution of Quarter-Wave Length Standing Alfvén Modes (2015)
  • Author(s): Y. Obana, F. W. Menk, C. L. Waters, M. D. Sciffer, R. L. Lysak, M. B. Moldwin, I. R. Mann, D. Boteler, V. Angelopoulos, and C. T. Russell
  • Organizer: 26th General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic, Prague Congress Centre
  • Year and Date: 2015-06-22 – 2015-07-02
• [Presentation] Quarter Waves Localized in the Plasmasphere (2015)
  • Author(s): Y. Obana, F. W. Menk, C. L. Waters, M. D. Sciffer, R. L. Lysak, M. B. Moldwin, I. R. Mann, D. Boteler, V. Angelopoulos, and C. T. Russell
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市、幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] ULF波動を用いたプラズマ圏密度診断：自動化プログラムによる初期解析結果 (2015)
  • Author(s): 尾花由紀, 能勢正仁
  • Organizer: 統計数理研究所共同研究集会「電離圏・磁気圏モデリングとデータ同化」
  • Place of Presentation: 東京都立川市、統計数理研究所
  • Year and Date: 2015-01-09 – 2015-01-09
• [Presentation] ERGプロジェクトにおける連携地上観測ネットワーク (2015)
  • Author(s): 塩川和夫, 藤井良一, 橋本久美子, 細川敬祐, 石井守, 門倉昭, 河野英昭, 菊池崇, 北村健太郎, 三好由純, 長妻努, 西谷望, 尾花由紀, 小川泰信, 大矢浩代, 岡田雅樹, 大塚雄一, 尾崎光紀, 佐藤夏雄, 篠原学, 田所裕康, 田口真, 田中良昌, 谷森達, 土屋史紀, 山岸久雄, 吉川顕正, 行松彰, 湯元清文
  • Organizer: 宇宙科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 神奈川県相模原市、宇宙科学研究所
  • Year and Date: 2015-01-06 – 2015-01-07
• [Presentation] 北海道HFレーダーとニュージーランド地磁気観測データによるULF波動の同時観測 (2014)
  • Author(s): 尾花由紀, 西谷望, 堀智昭, 寺本万里子, 能勢正仁, 吉川顕正
  • Organizer: 平成26年度中緯度短波レーダー研究会
  • Place of Presentation: 愛知県名古屋市、名古屋大学
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-17
• [Presentation] An automated procedure of sounding of the plasmasphere by the CRUX magnetometer array in New Zealand (2014)
  • Author(s): Yuki Obana and Masahito Nosé
  • Organizer: 第136回 地球電磁気･地球惑星圏学会 総会・講演会
  • Place of Presentation: 長野県松本市、キッセイ文化ホール
  • Year and Date: 2014-10-31 – 2014-11-03
• [Presentation] Characteristics of quarter wave standing Alfven waves observed by the New Zealand magnetometer array (2014)
  • Author(s): Yuki Obana, Colin L. Waters, Murray D. Sciffer, Gareth Sciffer, Frederick W. Menk, Robert L. Lysak
  • Organizer: Chapman Conference on Low-Frequency Waves in Space Plasmas
  • Place of Presentation: Jeju Isl, Korea, Hyatt Regency Jeju Isl
  • Year and Date: 2014-08-31 – 2014-09-05
• [Presentation] A Study of Ionospheric Pc 4 Plasma Oscillation Observed by the Hokkaido HF Radar and its Comparison with Geomagnetic Pulsation on the Ground (2014)
  • Author(s): Yuki Obana, Nozomu Nishitani, Tomoaki Hori, Mariko Teramoto, Masahito Nose, Akimasa Yoshikawa
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society 11th Annual Meeting
  • Place of Presentation: 北海道札幌市、ロイトン札幌ホテル
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Mode Transfer from Quarter-Wave to Half-Wave Modes of Standing Alfven Waves Around the Dawn Terminator (2014)
  • Author(s): Y. Obana, C. L. Waters, M. D. Sciffer, G. Sciffer, F. W. Menk, and R. L. Lysak
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society 11th Annual Meeting
  • Place of Presentation: 北海道札幌市、ロイトン札幌ホテル
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] 北海道HFレーダーと地上磁場におけるPc 4脈動の同時観測研究 (2014)
  • Author(s): Y. Obana, N. Nishitani, T. Hori, M. Teramoto, M. Nose, and A. Yoshikawa
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [Remarks] OECU CRUX data archive
  • URL: http://www1.osakac.ac.jp/crux/