オーロラアーク近傍における風速変動駆動メカニズムの解明

• Project/Area Number: 13J03733
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Space and upper atmospheric physics
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 高橋 透 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: オーロラ / ナトリウムライダー / 非干渉散乱レーダー / 極域中間圏・下部熱圏 / 電離圏 / 極域超高層大気 / EISCATレーダー / 電離圏-熱圏結合 / スポラディックナトリウム層 / 極域電離圏 / 熱圏

Outline of Annual Research Achievements

極域中間圏・下部熱圏は、磁気圏からのオーロラ粒子降下やオーロラ電流等の形での太陽風電磁エネルギーの注入と、下層大気からのプラネタリー波、大気潮汐波、大気重力波などの中性大気波動を介した力学的なエネルギー輸送がともに存在するといった開放された複雑系である。特に、オーロラアークに付随する太陽風エネルギー散逸過程の理解は不足している。スポラディックナトリウム層は、短時間にある高度（高度幅１－２km程度）でナトリウム密度が急激な増加する現象である。スポラディックナトリウム層は荷電粒子と中性粒子との化学変化、強い電場、荷電粒子やオーロラ降下粒子によって生成されることが指摘されており、特に高緯度において、オーロラ活動との関連が指摘されている。スポラディックナトリウム層生成メカニズムを理解することは電離圏―熱圏結合を理解する上で重要である。
オーロラアークが発生した晩に観測されたスポラディックナトリウム層の生成機構について調査を行った。本研究ではこれまでにない、高時間分解能で温度を導出することができる解析プログラムと、EISCATレーダーで観測された電場と、化学反応速度式に基づく、連続の式を解いたナトリウム、及びナトリウムイオンの時間発展モデルの開発によって、本研究課題の達成に挑んだ。その結果、強い南西向き電場によってナトリウムイオンが下方輸送され、スポラディックE層からの電子の供給でナトリウムイオンが中性化することで、スポラディックナトリウム層が生成されたことを明らかにした。この結果により、極域ではオーロラ擾乱時に印加されるような強い南西向き電場とスポラディックE層からの電子の供給がスポラディックナトリウム層の生成に大きく寄与していることを示すことができた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A case study of gravity wave dissipation in the polar MLT region using sodium LIDAR and radar data (2014)
  • Author(s): Takahashi, T., S. Nozawa, M. Tsutsumi, C. Hall, S. Suzuki, T. T. Tsuda, T. D. Kawahara, N. Saito, S. Oyama, S. Wada, T. Kawabata, H. Fujiwara, A. Brekke, A. Manson, A. Meek, and R. Fujii
  • Journal Title: Annales Geophysicae Volume: 32 Issue: 10 Pages: 1195-1205
  • DOI: 10.5194/angeo-32-1195-2014
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Variations of the neutral temperature and sodium density between 80 and 107 km above Tromso during the winter of 2010-2011 by a new solid-state sodium lidar (2014)
  • Author(s): Nozawa, S., T. D. Kawahara, N. Saito, C. M. Hall, T. T. Tsuda, T. Kawabata, S. Wada, A. Brekke, T. Takahashi, H. Fujivvara, Y. Ogawa, and R. Fujii
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: VOL.119 Pages: 441-451
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Decrease in sodium density observed during auroral particle precipitation over Tromsø, Norway (2013)
  • Author(s): T. T. Tsuda, S. Nozawa, T. D. Kawahara, T. Kawabata, N. Saito, S . Wada, Y. Ogawa, S. Oyama, C. M . Hall, M. Tsutsumi, M. K. Ejiri , S. Suzuki, T. Takahashi, and T . Nakamura
  • Journal Title: Geophys. Res. Lett. Volume: 40 Issue: 17 Pages: 4486-4490
  • DOI: 10.1002/grl.50897
  • Peer Reviewed
• [Presentation] トロムソナトリウムライダーとEISCATレーダーの観測データに基づくスポラディックナトリウム層の生成機構の研究 (2015)
  • Author(s): 高橋透, 野澤悟徳, 津田卓雄, 小川泰信, 斎藤徳人, 秀森丈寛, 川原琢也, Hall Chris, 藤原均, Brekke Asgeir, 堤雅基, 和田智之, 川端哲也, 大山伸一郎, 藤井良一
  • Organizer: EISCAT研究集会
  • Place of Presentation: 国立極地研究所
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-27
• [Presentation] トロムソ上空でオーロラ擾乱時に観測されたスポラディックナトリウム層の生成機構の研究 (2014)
  • 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, Hall Chris
  • Organizer: MTI研究集会
  • Place of Presentation: 情報通信研究機構
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-24
• [Presentation] トロムソ上空でオーロラ擾乱時に観測されたスポラディックナトリウム層の生成・維持機構の解明 (2014)
  • 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, Hall Chris
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [Presentation] トロムソ上空でオーロラ擾乱時に観測されたスポラディックナトリウム層の生成・維持機構の解明 (2014)
  • Author(s): 高橋透, 野澤悟徳, 津田卓雄, 大山伸一郎, 藤原均, 堤雅雅基, 川原琢也, 斎藤徳人, 和田智之, 川端哲也, 松浦延夫, Chris Hall
  • Organizer: IUGONET研究集会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] トロムソナトリウムライダーのデータ紹介および研究成果 (2014)
  • Author(s): 野澤悟徳、川原琢也、斎藤徳人、川端哲也、津田卓雄、高橋透、和田智之、藤原均、堤雅基、大山伸一郎、小川泰信、鈴木臣、藤井良一
  • Organizer: IUGONET研究集会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] Variations of the neutral temperature inside an SSL during a night of high auroral activity above Tromso (2013)
  • Author(s): T. Takahashi, S. Nozawa, T. T. Tsuda, S. Oyama, H. Fujiwara, M. Tsutsumi, T. D. Kawallara, N. Saito, S. Wada, T. Kawabata, and C. Hall
  • Organizer: AGU FALL MEETING
  • Place of Presentation: サンフランシスコ
• [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
• [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, 堤雅雅基, 川原琢也, 斎藤徳人, 和田智之, 川端哲也, 松浦延夫
  • Organizer: MTI研究集会
  • Place of Presentation: 情報通信研究機構(東京都小金井市)
• [Presentation] EISCATトロムソサイトにおけるNa共鳴散乱ライダーとEISCATレーダーの連携観測 (2013)
  • Author(s): 津田卓雄, 野澤悟徳, 松浦延夫, 堤雅基, 小川泰信, 高橋透, 川原琢也, 川端哲也, 斎藤徳人, 和田智之, 中村卓司, 藤井良一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県千葉市美浜区)
• [Presentation] EISCATレーダートロムソ観測所における2013年3月までのSTEL光学観測結果とEISCAT_3Dへの貢献 (2013)
  • Author(s): 大山伸一郎, 野澤悟徳, 藤井良一, 塩川和夫, 大塚雄一, 津田卓雄, 高橋透
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県千葉市美浜区)
• [Presentation] トロムソナトリウムライダーの2012年度観測概要 (2013)
  • Author(s): 野澤悟徳, 川原琢也, 斎藤徳人, 津田卓雄, 川端哲也, 堤雅基, 大山伸一郎, 高橋透, 藤原均, 和田智之, 小川泰信, 藤井良一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県千葉市美浜区)