2014 Fiscal Year Research-status Report
地球磁場形状に適合した全球電離圏モデルによる数百ｋｍスケール擾乱要因の研究
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24740336
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
陣 英克 独立行政法人情報通信研究機構, 電磁波計測研究所宇宙環境インフォマティクス研究室, 主任研究員 (60466240)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超高層大気 / シミュレーション / 中層大気 / 電離圏 / 大気結合 / 宇宙天気 / 計算科学 / 熱圏 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、これまで開発してきた大気圏－電離圏統合モデルを高精度化し、現実に観測されるSED、MSTID、LSWSなど数100kmスケール電離圏現象の再現を目指すものである。本年度は以下の開発項目を実施した。
(2) - ii. モデルの検証（現実志向型シミュレーションの実行と観測との比較）： 今年度は、昨年度までに構築した気象再解析データおよび太陽放射強度（F10.7指数）を入力とする大気圏‐電離圏統合モデルの長期間計算データについて、電離圏観測や全球経験モデル（IRI、MSIS、HWM）との比較を行った。イベントベースでなく、太陽サイクル、季節に跨って検証を行うことにより、モデルの特性が明らかとなった。特に太陽活動度が高い時に、電離圏の高高度ダイナミクスや電子温度に関する数値手法が問題となり、実際の電子密度分布と大きくずれることが解った。また、長期間計算データについては、他の研究で利用できると有用であろうとのアドバイスを頂き、標準フォーマットであるNetCDF4形式のデータベースを作成し。国内外の研究者に利用され始めいる。
(1) - ii. 地球磁場形状に適合したシミュレーション格子の開発、(1) - iii. 高高度領域のダイナミクスの導入（差分方程式・スキームの変更）： 前述したように、電離圏高高度ダイナミクスについての数値的な扱いに由来する観測とのずれが大きいため、差分式の改良を行った。具体的には、イオン運動量の方程式において、従来は運動の慣性を表す項（時間微分項）を無視できるほど小さいと見做し省略してきたところを、今回新たに手法を検討し、磁力線に沿ったイオンの慣性を導入した。その結果、観測とずれが大きかった電子密度分布について大きく改善することが解った。今後は、電子温度についての数値手法の改良と、未導入である現実的な地球磁場形状を取り入れる方針である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
交付申請書に掲げた研究実施計画のうち、(1)-iii. 「高高度領域の電離圏ダイナミクスの導入」、(2)-ii. 「モデルの検証」については、当初の計画に沿って進展したと言える。一方、(1)-ii.「地球磁場に適合したシミュレーション格子の開発」および (3)「数100kmスケールの現象の再現」については、十分に手が回らず計画から遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は、交付申請書に掲げた研究実施計画のうち未達成の項目を含め、以下を行う。
(1)-ii. 「地球磁場に適合したシミュレーション格子の開発」： H26年度に行ったモデル改良により、磁力線に沿った電離圏プラズマの動きをより正確にシミュレーションできるようになった。今年度は、さらに現実の動きを表現するため、国際標準磁場モデルを導入する。
(1)-iii. 「高高度領域のダイナミクスの導入」： 磁力線に沿ったプラズマ運動自体はH26年度に導入できたが、未だ電子温度については本来磁力線に沿って拡散するものが、モデルではそうなっておらず、今年度はこの点について数値手法を改良する。
(3) 「数100kmスケール現象（SED、MSTID、LSWS）の再現と解析」： これらの現象のうち幾つかは地磁気嵐時に磁気圏から電離圏・熱圏にエネルギーが入力されて起きるものであるため、極領域の静電ポテンシャルモデルや粒子降込みモデルを取り込み、磁気嵐時の様子を再現する。また、低緯度で発生するLSWSについては、発生要因自体が解明されていないため、本課題のモデルの改良と高分解能化により、LSWSが再現できた場合は発生要因について解析し、再現できない場合はモデルの課題を明らかにして今後の研究につなげる。
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| Causes of Carryover |
平成26年度から所属機関における人事異動の影響もあり、所属グループの研究および業務活動の統括や、多岐にわたる業務の広報活動などを行うよう求められ、急に業務範囲が広がった。この結果、申し込んでいた国際学会をキャンセルせざるを得ず、また論文を書く時間もとれず、そのための費用が残ってしまった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度は所属機関・グループの人手不足が少し改善する見込みであり、平成26年度残額を研究成果の発表（国際学会への参加・発表、論文投稿費）に使用する予定である。
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Research Products
(11 results)
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[Journal Article] Extreme ion heating in the dayside ionosphere in response to the arrival of a coronal mass ejection on 12 March 20122014
Author(s)
Fujiwara, H., Nozawa, S., Ogawa, Y., Kataoka, R., Miyoshi, Y., Jin, H., and Shina-gawa, H.
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Journal Title
Annales Geophysicae
Volume: 32
Pages: 831,839
DOI
Peer Reviewed
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