北極域拠点観測による大気上下結合の研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25287126
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 野澤 悟徳 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (60212130)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小川 泰信 国立極地研究所, 国際北極環境センター, 准教授 (00362210) ; 藤原 均 成蹊大学, 理工学部, 教授 (50298741) ; 堤 雅基 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (80280535)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 北極域下部熱圏 / 北極域中間圏 / ナトリウムライダー / EISCAT / SSL / トロムソ / 大気温度変動 / ジュール加熱

Outline of Annual Research Achievements

平成27年11月上旬から平成28年3月上旬にかけて、暗夜期間にほぼ連続してナトリウム(Na)ライダー観測を実施した。平成27年観測シーズンにおいては、大気温度、風速、ナトリウム密度の5方向観測を主に行い、約400時間分のデータを取得した。一方で、成層圏温度を高精度で導出するため、すべての望遠鏡を鉛直に向けて観測を実施し、約30時間のデータを取得した。さらに、高速データ取得を可能にするため、Naライダーのシステム改良を行い、最速0.2秒値のデータ取得を実現した。

オーロラ活動が活発な2012年1月22日にNaライダーで観測されたスポラディックナトリウム層（SSL）の生成機構を調べた。このSSLは2118 UTから18分間観測された。2000-2300 UTにおいて、EISCAT UHFレーダーによりスポラディックE(Es)層が観測されており、Es層はSSL発生時間帯、SSLとほぼ同じ高度に位置していた。しかし、Es層内に存在するNaイオン密度の最大値を見積り、そのNaイオンがすべてNa原子に変換されたとしても、SSLのNa密度の21%にしか達しないことを明らかにした。そして、SSLのNa原子の供給源が、SSLよりも高い高度に存在していたNaイオン層であり、南西向きの強い電場がNaイオンを下方輸送し、SSL生成に支配的な役割を果たしたことを、Naライダー、EISCATレーダー、流星レーダー、フォトメータを組み合わせた総合的な観測データに基づいて、世界で初めて定量的に示した。他には、Naライダーデータを用いて上部成層圏温度導出を行い、客観解析データ(MERRA)と比較し評価を行い、手法の導出を確立した。また、5年分のNaライダーとEISCATレーダー同時観測データを用いてジュール加熱量の定量的評価を実施し、通常の手法では、多くの場合ジュール加熱量を低く見積もっているとの結果を得た。

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。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] The Arctic University of Norway (UiT)(Norway)
  • Country Name: Norway
  • Counterpart Institution: The Arctic University of Norway (UiT)
• [Journal Article] Change in turbopause altitude at 52 and 70 deg N (2016)
  • Author(s): Hall, C.M., S. E. Holmen, C. E. Meek, A. H. Manson, and S. Nozawa
  • Journal Title: Atmos. Chem. Phys. Volume: 16 Pages: 2299-2308
  • DOI: 10.5194/acp-16-2299-2016
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A case study on generation mechanisms of a sporadic sodium layer above Tromsoe (69.6°N) during a night of high auroral activity (2015)
  • Author(s): Takahashi, T., S. Nozawa, T. T. Tsuda, Y. Ogawa, N. Saito, T. Hidemori, T. D. Kawahara, C. Hall, H. Fujiwara, N. Matuura, A. Brekke, M. Tsutsumi, S. Wada, T. Kawabata, S. Oyama, and R. Fujii
  • Journal Title: Ann. Geophys. Volume: 33 Pages: 941-953
  • DOI: 10.5194/angeo-33-941-2015
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Statistical study of auroral fragmentation into patches (2015)
  • Author(s): Hashimoto A., K. Shiokawa, Y. Otsuka, S.-I. Oyama, S. Nozawa, T. Hori, M. Lester, and M. Johnsen
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 120 Pages: 6207-6217
  • DOI: 10.1029/2015JA021000
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A sporadic sodium layer event detected with five-directional lidar and simultaneous wind (2015)
  • Author(s): Tsuda, T. T., S. Nozawa, T. D. Kawahara, T. Kawabata, N. Saito, S. Wada, C. M. Hall, M. Tsutsumi, Y. Ogawa, S. Oyama, T. Takahashi, M. K. Ejiri, T. Nishiyama, T. Nakamura, and A. Brekke
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 42 Pages: 9190-9196
  • DOI: 10.1002/2015GL066411
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] EISCAT_3Dレーダーと極域編隊飛行衛星計画との協同による電磁気圏結合過程の研究 (2016)
  • Author(s): 野澤悟徳、小川泰信、Craig Heinselman
  • Organizer: 編隊衛星飛行衛星による地球極域電離圏の探査計画に向けて
  • Place of Presentation: 名古屋大学研究所共同館１
  • Year and Date: 2016-03-29 – 2016-03-29
• [Presentation] Sodium LIDAR observations above Tromso (2016)
  • Author(s): Nozawa, S., S. Takita, T. Hibino, T. Kawabata, A. Mizuno, N. Saito, S. Wada, T. T. Tasuda, T. Takahashi, T. Kawahara, H. Fujiwara, and Y. Ogawa
  • Organizer: International GEMSIS and ASINACTR-G2602 Workshop
  • Place of Presentation: Nagoya University
  • Year and Date: 2016-03-22 – 2016-03-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 冬期北極域上部中間圏・下部熱圏における鉛直運動 (2015)
  • Author(s): 野澤悟徳、川原琢也、小川泰信、津田卓雄、藤原均、斎藤徳人、和田智之、高橋透、堤雅基、川端哲也、Hall Chris、Brekke Asgeir
  • Organizer: The 6th symposium on Polar Science
  • Place of Presentation: 国立極地研究所
  • Year and Date: 2015-11-16 – 2015-11-19
• [Presentation] 北極域上部中間圏・下部熱圏における鉛直運動 (2015)
  • Author(s): 野澤悟徳、川原琢也、津田卓雄、小川泰信、藤原均、斎藤徳人、和田智之、高橋透、堤雅基、川端哲也、Hall Chris、Brekke Asgeir
  • Organizer: 第138回 SGEPSS総会および講演会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [Presentation] ライダー・レーダー観測からみる下部熱圏・中間圏の変動現象 (2015)
  • Author(s): 野澤悟徳
  • Organizer: 中間圏・熱圏・電離圏 (MTI) 研究集会
  • Place of Presentation: 情報通信研究機構
  • Year and Date: 2015-08-31 – 2015-09-01
  • Invited
• [Presentation] Study of the Upper Mesosphere and the Lower Thermosphere by Using the Sodium LIDAR at the EISCAT Tromsoe Site, Norway (2015)
  • Author(s): Nozawa, S., T. TSUDA, H. FUJIWARA, Y. OGAWA, T. KAWAHARA, N. SAITO, S. WADA, M. TSUTSUMI, S. SUZUKI, T. KAWABATA, T. TAKAHASHI, T. HIBINO, S. TAKITA, S. ASATO, C. HALL, A. BREKKE
  • Organizer: AOGS2015
  • Place of Presentation: Singapore
  • Year and Date: 2015-08-02 – 2015-08-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] トロムソにおける大気上下結合の研究 (2015)
  • Author(s): 野澤悟徳, 堤雅基, 小川泰信, 藤原均, 津田卓雄, 川原琢也, 斎藤徳人, 和田智之, 川端哲也, 高橋透、日比野辰哉、Chris Hall、Asgeir Brekke
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • Place of Presentation: 幕張メッセ、千葉
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] Study of the upper mesosphere and the lower thermosphere by using the sodium LIDAR at Tromsoe (2015)
  • Author(s): Nozawa, S., T. T. Tsuda, H. Fujiwara, Y. Ogawa, T. D. Kawahara, N. Saito, S. Wada, M. Tsutsumi, S. Suzuki, T. Kawabata, T. Takahashi, T. Hibino, S. Takita, S. Asato, C. Hall, and A. Brekke
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • Place of Presentation: Makuhari, Chiba
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] 北欧トロムソにおけるEISCAT レーダーを中心とした電離圏・熱圏・中間圏拠点観測 (2015)
  • Author(s): 野澤悟徳、宮岡宏、大山伸一郎、小川泰信、堤雅基、塩川和夫、大塚雄一、津田卓雄、川原琢也、斎藤徳人、和田智之、川端哲也、藤原均、高橋透、水野亮、Chris Hall, Asgeir Brekke, 藤井良一
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • Place of Presentation: 幕張メッセ、千葉
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] VARIATONS OF TEMPERATURE AND WINDS IN THE MESOSPHERE AND LOWER THERMOSPHERE ABOVE TROMSOE (2015)
  • Author(s): S. Nozawa, T. Tsuda, T. Kawahara, N. Saito, S. Wada, H. Fujiwara, Y. Ogawa, T. Takahashi, S. Suzuki, T. Kawabata, C. Hall, A. Brekke, M. Tsutsumi, T. Hibino, S. Takita
  • Organizer: ISAR-4: Fourth International Symposium on the Arctic Research
  • Place of Presentation: Toyama International Center, Toyama
  • Year and Date: 2015-04-17 – 2015-04-30
  • Int'l Joint Research