高速微細オーロラの時間空間分布に基づくオーロラダイナミクス研究

• Project/Area Number: 15J07466
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 福田 陽子 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: オーロラ / 磁気圏電離圏結合 / 波動粒子相互作用 / 地上高速撮像 / フリッカリングオーロラ / 高速撮像

Outline of Annual Research Achievements

北米アラスカ・ポーカーフラット試験場において、50フレーム/秒で取得したデータを用いて、フリッカリングオーロラの出現特性を統計的に調べた。その結果、背景が明るいオーロラと広い空間スケールを持つ加速領域がフリッカリングオーロラを発生させる有利な条件であることを示した。また、フリッカリングオーロラの振動数は、背景オーロラの強度やサブストームの相とは相関が弱く、振動数の幅もサブストームの相によらずほぼ一定で狭いことが分かった。この結果はフリッカリングオーロラの発生領域がオーロラ加速領域のキャビティ―など、低高度加速領域に制限されていることを示唆する。また、フリッカリングオーロラの振幅が背景のオーロラ強度と共に減少することを初めて観測的に示した。これは、エネルギーの高い電子ほど波の相互作用を受けにくいというシミュレーション結果と定性的に一致すると解釈できる。
さらに、フリッカリングオーロラの形成メカニズムの可能性として酸素イオン電磁イオンサイクロトロン（EMIC）波だけではなく、マルチイオン（酸素イオン、ヘリウムイオン、プロトン）EMIC波を検証するために、160フレーム/秒の高速撮像を行ったところ、プロトンEMIC波によって形成された可能性のある50-60 Hz、~80 Hzの高速フリッカリングオーロラを初めて発見した。高速フリッカリングは従来から報告されている典型的な~10 Hzのフリッカリングオーロラの低緯度側に出現し、パッチスケールは典型的なフリッカリングオーロラよりも小さいことが分かった。また、このような高速フリッカリングは0.1秒スケールで突発的に出現しており、衛星観測やロケット観測では検出しづらいイベントであることが分かる。これらの結果は、フリッカリングオーロラがマルチイオンEMIC波で形成された可能性を示す初めての証拠であると言える。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Southampton(英国)
• [Int'l Joint Research] University of Alaska Fairbanks(米国)
• [Journal Article] Quasi-periodic rapid motion of pulsating auroras (2016)
  • Author(s): Yoko Fukuda, Ryuho Kataoka, Yoshizumi Miyoshi, Yuto Katoh, Takanori Nishiyama, Kazuo Shiokawa, Yusuke Ebihara, Donald Hampton, Naomoto Iwagami
  • Journal Title: Polar Science Volume: 印刷中 Issue: 3 Pages: 183-191
  • DOI: 10.1016/j.polar.2016.03.005
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Occurrence property of flickering aurora (2016)
  • Author(s): Yoko Fukuda, Ryuho Kataoka, Herbert Akihito Uchida, Yoshizumi Miyoshi, Yuto Katoh, Kazuo Shiokawa, Yusuke Ebihara, Donald Hampton, Naomoto Iwagami, and Kanako Seki
  • Organizer: 第7回極域科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 国立極地研究所(東京都立川市)
  • Year and Date: 2016-11-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Occurrence property of flickering aurora (2016)
  • Author(s): Yoko Fukuda, Ryuho Kataoka, Herbert Akihito Uchida, Yoshizumi Miyoshi, Yuto Katoh, Kazuo Shiokawa, Yusuke Ebihara, Donald Hampton, Naomoto Iwagami, and Kanako Seki
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第140回総会及び講演会(2016年秋学会)
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡県福岡市)
  • Year and Date: 2016-11-19
• [Presentation] Generation mechanism and occurrence property of flickering aurora (2016)
  • Author(s): Y. Fukuda, R. Kataoka, H. A. Uchida, Y. Miyoshi, Y. Katoh, K. Shiokawa, Y. Ebihara, D. Hampton, N. Iwagami, K. Seki
  • Organizer: 43rd Annual European Meeting on Atmospheric Studies by Optical Methods
  • Place of Presentation: ウィンチェスター大学(イギリス・ハンプシャー州)
  • Year and Date: 2016-08-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] フリッカリングオーロラの微細構造 (2016)
  • Author(s): 福田陽子, 片岡龍峰, 三好由純, 内田ヘルベルト陽仁, 加藤雄人, 西山尚典, 塩川和夫, 海老原祐輔, Donald Hampton, 岩上直幹, 関華奈子
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
  • Year and Date: 2016-05-22
• [Presentation] Fast flickering aurora within traveling current vortices (2015)
  • Author(s): Yoko Fukuda, Ryuho Kataoka, Yoshizumi Miyoshi, Haruhito Yamada, Kazuo Shiokawa, Yusuke Ebihara, Donald Hampton, Naomoto Iwagami
  • Organizer: 第６回極域科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 国立極地研究所（東京都立川市）
  • Year and Date: 2015-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 伝搬渦電流の内部に見られる高速フリッカリングオーロラ (2015)
  • Author(s): 福田陽子，片岡龍峰，三好由純，山田晴仁，塩川和夫，海老原祐輔，Hampton Donald，岩上直幹
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第138回総会及び講演会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2015-10-31
• [Presentation] 機械学習に基づく自動判定を応用したオーロラ高速撮像システム (2015)
  • Author(s): 福田陽子，片岡龍峰，田中正行，山下淳，三好由純，塩川和夫，海老原祐輔，Donald Hampton，西村耕司，鈴木理紗，岩上直幹
  • Organizer: 第21回画像センシングシンポジウム
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜アネックスホール（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2015-06-10
• [Presentation] 脈動オーロラの準周期的空間変調 (2015)
  • Author(s): 福田陽子，片岡龍峰，三好由純，加藤雄人，西山尚典，塩川和夫，海老原祐輔，Donald Hampton，岩上直幹
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2015-05-24