A study of stochastic behavior of atmospheric gravity waves in the Antarctic by advanced balloon observations
| Project/Area Number |
18H01276
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17020:Atmospheric and hydrospheric sciences-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐藤 薫 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90251496)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村田 功 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (00291245)
冨川 喜弘 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (20435499)
齋藤 芳隆 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (50300702)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
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| Keywords | スーパープレッシャー気球 / 南極 / 大型大気レーダー / 大気重力波 / 成層圏 / 対流圏 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題は、南極でのスーパープレッシャー（SP）気球観測により、大気重力波の運動量フラックスの水平分布・確率密度分布を取得し、南極昭和基地大型大気レーダー（PANSY）で得られる運動量フラックスの時間高度断面と組み合わせることで、南極域における大気重力波による運動量輸送の3次元的描像を得ることを目的としている。
2019年度は、基板の設計に必要な基板間の通信内容の決定、イリジウム通信用アンテナの選定等を行った後、基板のファームウェアの設計を実施した。これと前年度に実施したスーパープレッシャー気球に搭載する観測装置の設計・試験結果に基づき、観測装置を試作した。
また、現状のSP気球の気密性能を評価し、運用計画を立てるため、既存のSP気球を1,200 Paに加圧し、圧力の変化を調べたところ、280時間にわたり正圧が保たれることがわかった。
研究分担者らが開発・運用している国立極地研究所粒跡線モデル（NITRAM）と過去の気象データを用いて、南極夏季における気球の航跡計算を行った結果、気球は南極大陸上空を離れ、南米大陸上空等に飛来する可能性があることがわかった。今後、関係する各国と気球飛翔の可否について調整を行う。
上記とともに、放球方法の検討、飛翔中のフライトコントロールとQLシステム、取得データの解析システムに関する検討を進めている。
また、SP気球観測により得られるデータと比較するための基礎情報として、PANSYの過去データを用いた大気重力波の間欠性に関する解析、主に重力波の砕波に伴い発生すると考えられる乱流強度の解析等を並行して行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究で使用するSP気球搭載観測装置は、重量を3kg以下に抑え、ICAO（国際民間航空機関）のルールで軽気球として扱えるシステムとすることで航空管制による制限を緩和する方針で設計・製作されている。そのため、従来のフランスを中心とした国際キャンペーン観測（重量20kg以上）とは異なり、ATCトランスポンダー（指定波長の電波の送受信により、自身の位置情報を周辺の航空機に知らせ、かつ周辺の航空機の位置情報を入手する機器で、通常数kg程度）の搭載は必要ない。しかし、2019年7月に開催されたATCM（南極条約協議国会議）において、南極で運用するすべての航空機・無人機・気球にADS-B out system（指定波長の電波の送信により、自身の位置情報を周辺の航空機に知らせる機能のみを持つ機器で、数百g以下程度）の搭載を義務付ける提案（working paper）が英国から出され、8月のCOMNAP（南極観測実施責任者評議会）の航空機安全に関する分科会で議論された。基本的に南極はICAO圏外のため法的な効力を持つルールはないが、各国が協議しながらICAOに準拠し、かつ航空機の運用を認可した国の法規に沿って運用するとともに、南極の状況にカスタマイズしたATCM・COMNAPで合意されたルールにも従っている。そのため、本観測でも観測装置にADS-Bを搭載することとした。それに伴い、新たに観測装置にADS-Bを搭載するための技術的検討や、航空機IDを取得するなどの法律的対応を行う必要が生じたため、南極での本観測実施を1年延期した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度中に観測装置にADS-Bを取り付けるための技術検討と航空機IDの取得を行う。2021年度前半には、今年度製作した試作機にADS-Bを取り付け、北海道での国内試験観測を実施した後、実機を製作し、2021年度後半に南極での本観測を実施する予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(33 results)
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[Journal Article] LODEWAVE (LOng-Duration balloon Experiment of gravity WAVE over Antarctica）2019
Author(s)
冨川喜弘, 佐藤薫, 齋藤芳隆, 村田功, 平沢尚彦, 高麗正史, 中篠恭一, 秋田大輔, 松尾卓摩, 藤原正智, 吉田理人
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Journal Title
大気球シンポジウム: 2019年度
Volume: isas19-sbs-006
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Open Access
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[Presentation] LODEWAVE: LOng-Duration balloon Experiment of gravity WAVE over Antarctica2019
Author(s)
Tomikawa, Y., K. Sato, Y. Saito, I. Murata, N. Hirasawa, M. Kohma, K. Nakashino, D. Akita, T. Matsuo, M. Fujiwara, and L. Yoshida
Organizer
The Tenth Symposium on Polar Science
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Int'l Joint Research
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[Presentation] LODEWAVE（LOng-Duration balloon Experiment of gravity WAVE over Antarctica）2019
Author(s)
冨川喜弘, 佐藤薫, 斎藤芳隆, 村田功, 平沢尚彦, 高麗正史, 中篠恭一, 秋田大輔, 松尾卓摩, 藤原正智, 吉田理人
Organizer
2019年度大気球シンポジウム
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