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新しいトモグラフィ法で明らかにするオーロラ波状構造形成における非一様電離圏の役割

研究課題

研究課題/領域番号 17K05672
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 超高層物理学
研究機関国立極地研究所

研究代表者

田中 良昌  国立極地研究所, 研究教育系, 特任准教授 (50425766)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードオーロラ / 磁気圏電離圏結合 / トモグラフィ解析 / 電離圏電気伝導度 / 3次元電流系 / 電離圏カウリング効果 / オーロラトモグラフィ / オーロラ渦構造 / 全天並列高感度カメラシステム / オーロラ立体構造再構成 / Westward Traveling Surge / オーロラ多点観測 / 全天並列カメラシステムの構築 / オーロラトモグラフィ国際共同キャンペーン観測 / EISCATレーダー特別実験 / 地球電磁気 / 超高層物理学
研究成果の概要

オーロラトモグラフィ法を基にして、過去に例のない10秒以下の高時間分解能で電離圏におけるメソスケールオーロラの3次元分布、降下電子エネルギー分布、電離圏電導度分布、電離圏電場分布、3次元電流系等の一連の物理量を導出する新しい手法を確立した。この手法をスカンジナビア半島北部の多点単色光イメージャ観測網、磁力計観測網、非干渉散乱レーダーのデータに適用することで、時々刻々と変化するディスクリートオーロラの渦構造の3次元電流系を導出すると共に、これに内包される電離圏カウリング効果による成分を抽出することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで水平2次元の研究が主だったオーロラ研究を3次元に拡張し、イメージャや磁力計等の地上多点観測網のデータを最大限活用することで、電離圏磁気圏結合過程における様々な物理量を10秒以下の高い時間分解能で導出できること、電離圏の能動的役割を抽出できることを示したという点で本研究の学術的意義は大きい。開発した手法は、2022年頃から観測が始まる国際共同プロジェクトEISCAT_3Dと組み合わせることで、新しい極域電離圏3次元観測・研究に寄与する。本成果は、地上総合観測によって地球近傍宇宙空間と極域超高層大気の結合過程を時々刻々とモニターできる可能性を示しており、宇宙天気研究の発展に貢献する。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (9件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 8件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Swedish Institute of Space Physics(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] The Arctic University of Norway(ノルウェー)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Finnish Meteorological Institute/Sodankyla Geophysical Observatory/University of Oulu(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Swedish Institute of Space Physics(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The Arctic University of Norway(ノルウェー)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Finnish Meteorological Institute/Sodankyla Geophysical Observatory/University of Oulu(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Swedish Institute of Space Physics(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Finnish Meteorological Institute/Sodankyla Geophysical Observatory/University of Oulu(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The Arctic University of Norway(ノルウェー)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Development of low-cost multi-wavelength imager system for studies of aurora and airglow2020

    • 著者名/発表者名
      Ogawa, Y., Y. Tanaka, A. Kadokura, K. Hosokawa, Y. Ebihara, T. Motoba, B. Gustavsson, U. Brandstrom, Y. Sato, S. Oyama, M. Ozaki, T. Raita, F. Sigernes, S. Nozawa, K. Shiokawa, M. Kosch, K. Kauristie, C. Hall, S. Suzuki, Y. Miyoshi, A. Gerrard, H. Miyaoka, and R. Fujii
    • 雑誌名

      Polar Science

      巻: 23 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1016/j.polar.2019.100501

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct comparison between magnetospheric plasma waves and polar mesosphere winter echoes in both hemispheres2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, Y.-M., T. Nishiyama, A. Kadokura, M. Ozaki, Y. Miyoshi, K. Shiokawa, S.-I. Oyama, R. Kataoka, M. Tsutsumi, K. Nishimura, K. Sato, Y. Kasahara, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, M. Fukizawa, M. Hikishima, S. Matsuda, A. Matsuoka, I. Shinohara, M. Nose, T. Nagatsuma, M. Shinohara, A. Fujimoto, M. Teramoto, 他5名
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res.

      巻: 124 号: 11 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1029/2019ja026891

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Morphologies of omega band auroras2017

    • 著者名/発表者名
      Sato, N., A. S. Yukimatu, Y. Tanaka, and T. Hori
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 69 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1186/s40623-017-0688-1

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Study on auroral 3D structure in the northen Europe2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Yasunobu Ogawa, Akira Kadokura, Takanori Nishiyama, Akimasa Yoshikawa, Bjorn Gustavsson, Kirsti Kauristie, Carl-fredrik Enell, Urban Brandstrom, Tima Sergienko, Alexander Kozlovsky, Tero Raita, Vanhamaki Heikki
    • 学会等名
      Sixth International Symposium on Arctic Research (ISAR-6)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Conjugate observation of magnetospheric plasma waves and polar mesosphere winter echoes by Arase satellite and MST radars in both hemispheres2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Takanori Nishiyama, Akira Kadokura, Mitsunori Ozaki, Mitsunori Ozaki, Yoshizumi Miyoshi, Kazuo Shiokawa, Shin-Ichiro Oyama, Ryuho Kataoka, Masaki Tsutsumi, Koji Nishimura, Kaoru Sato, Yoshiya Kasahara, Atsuki Kumamoto, Fuminori Tsuchiya, Mizuki Fukizawa, Mitsuru Hikishima, Shoya Matsuda
    • 学会等名
      The 4th Asia Research Node Symposium on Humanosphere Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simultaneous observation of magnetospheric plasma waves and PMWE observed by Arase satellite and MST radars2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Takanori Nishiyama, Akira Kadokura, Mitsunori Ozaki, Mitsunori Ozaki, Yoshizumi Miyoshi, Kazuo Shiokawa, Shin-Ichiro Oyama, Ryuho Kataoka, Masaki Tsutsumi, Koji Nishimura, Kaoru Sato, Yoshiya Kasahara, Atsuki Kumamoto, Fuminori Tsuchiya, Mizuki Fukizawa, Mitsuru Hikishima, Shoya Matsuda
    • 学会等名
      SuperDARN Workshop 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Advanced tools for research on upper atmosphere and their future perspective2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Norio Umemura, Atsuki Shinbori, Shuji Abe, Satoru UeNo, Masahito Nose
    • 学会等名
      World Data System Asia-Oceania Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3D structure of discrete arcs obtained by auroral computed tomography analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Yasunobu Ogawa, Akira Kadokura, Takanori Nishiyama, Akimasa Yoshikawa, Bjorn Gustavsson, Kirsti Kauristie, Carl-fredrik Enell, Urban Brandstrom, Tima Sergienko, Alexander Kozlovsky, Tero Raita, Vanhamaki Heikki
    • 学会等名
      The Tenth Symposium on Polar Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 3D analysis of discrete arcs based on auroral computed tomography2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Yasunobu Ogawa, Akira Kadokura, Takanori Nishiyama, Akimasa Yoshikawa, Bjorn Gustavsson, Kirsti Kauristie, Carl-fredrik Enell, Urban Brandstrom, Tima Sergienko, Alexander Kozlovsky, Tero Raita, Vanhamaki Heikki
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会第145回総会・講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] New perspectives on coupling processes in solar-terrestrial system obtained by comprehensive data analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Norio Umemura, Shuji Abe, Atsuki Shinbori, Masahito Nose, Satoru UeNo, Hiromi Nakagawa
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 一般化オーロラトモグラフィ法逆問題解析手法2019

    • 著者名/発表者名
      田中良昌, 小川泰信, 門倉昭
    • 学会等名
      太陽地球系物理学分野のデータ解析手法、ツールの理解と応用
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] あらせ衛星と地上南北共役点観測による磁気圏、電離圏、中間圏現象の比較解析2019

    • 著者名/発表者名
      田中良昌, 西山尚典, 門倉昭, 尾崎光紀, 三好由純, 大山伸一郎, 片岡龍峰, 堤雅基, 西村耕司, 佐藤薫, 笠原禎也, 熊本篤志, 土屋史紀, 吹澤瑞貴, 疋島充, 松田昇也, 松岡彩子, 篠原育, 能勢正仁, 長妻努, 篠原学, 藤本晶子, 寺本万里子, 野村麗子, 行松彰, 細川敬祐, 小路真史, Ralph Latteck
    • 学会等名
      第11回ERGサイエンス会議 - あらせ衛星の電場・プラズマ波動観測データを用いた解析ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 太陽地球結合過程の研究のためのデータ解析基盤「IUGONETツール」の紹介2019

    • 著者名/発表者名
      田中良昌, 梅村宜生, 新堀淳樹, 阿部修司, 上野悟, 能勢正仁, 中川裕美, IUGONETプロジェクトチーム
    • 学会等名
      2019年度太陽研連シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Preliminary Results of Tomography Analysis of Westward Traveling Surge2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Yasunobu Ogawa, Akira Kadokura, Takanori Nishiyama, Bjorn Gustavsson, Kirsti Kauristie, Carl-fredrik Enell, Urban Brandstrom, Tima Sergienko, Alexander Kozlovsky, Tero Raita, Vanhamaki Heikki, and Akimasa Yoshikawa
    • 学会等名
      The Ninth Symposium on Polar Science
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Tomography analysis of westward traveling surge observed in February, 20182018

    • 著者名/発表者名
      田中良昌, 小川泰信, 門倉昭, 西山尚典, 吉川顕正, Gustavsson Bjorn, Kauristie Kirsti, Enell Carl-fredrik, Brandstrom Urban, Sergienko Tima, Kozlovsky Alexander, Tero Raita, Vanhamaki Heikki
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会第144回総会・講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] あらせ衛星-地上同時観測で得られたPMWEの特性2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka et al.
    • 学会等名
      H30年度脈動オーロラ研究集会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 超高層大気分野のデータ利活用促進、成果創出のための取り組み2018

    • 著者名/発表者名
      田中良昌, 梅村宜生, 新堀淳樹, 阿部修司, 能勢正仁, 上野悟, IUGONETプロジェクトチーム
    • 学会等名
      第5回 太陽地球環境データ解析に基づく超高層大気の空間・時間変動の解明
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 太陽地球系物理学における観測データメタデータシステムとサイエンス2018

    • 著者名/発表者名
      田中良昌, 梅村宜生, 新堀淳樹, 阿部修司, 能勢正仁, 上野悟, IUGONETプロジェクトチーム
    • 学会等名
      Japan Open Science Summit 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 3D current system of eastward expanding auroral surges2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Yasunobu Ogawa, Akira Kadokura, Bjorn Gustavsson, Noora Partamies, Kirsti Kauristie, Daniel Whiter, Carl-fredrik Enell, Urban Brandstrom, Tima Sergienko, Alexander Kozlovsky, Heikki Vanhamaki, Akimasa Yoshikawa, Hiroshi Miyaoka
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Simultaneous observation of PMWE and plasma waves with PANSY radar and Arase satellite2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka et al.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] IUGONET activities for research in upper atmosphere and multidisciplinary field2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Norio Umemura, Shuji Abe, Atsuki Shinbori, Masahito Nose, Satoru UeNo
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Useful Tools for Education and Capacity Building about Solar Terrestrial Physics Study2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Norio Umemura, Atsuki Shinbori, Shuji Abe, Satoru UeNo, Masahito Nose, and IUGONET project team
    • 学会等名
      International Workshop on Data Science 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Poleward moving auroral arcs observed at South Pole Station, Antarctica2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Yusuke Ebihara, Satoko Saita, Akimasa Yoshikawa, Yuki Obana, and Allan T. Weatherwax
    • 学会等名
      Asian Forum for Polar Sciences (AFoPS) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Activity for Data Sharing by the IUGONET project2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Norio Umemura, Shuji Abe, Atsuki Shinbori, Masahito Nose, Satoru UeNo
    • 学会等名
      Asian Forum for Polar Sciences (AFoPS) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Multi-instrument observation of an isolated substorm and associated phenomena2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, Y.-M., T. Nishiyama, A. Kadokura, M. Ozaki, K. Shiokawa, S. Oyama, M. Nose, T. Nagatsuma, M. Tsutsumi, K. Nishimura, K. Sato, Y. Miyoshi, Y. Kasahara, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, M. Hikishima, S. Matsuda, A. Matsuoka, M. Shinohara, A. Fujimoto, M. Teramoto, R. Nomura, R. Kataoka, A. S. Yukimatu
    • 学会等名
      Fifth International Symposium on Arctic Research (ISAR-5)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ノルウェー・シーボトンにおける全天ワテック並列イメージャ観測2018

    • 著者名/発表者名
      田中良昌, 小川泰信, 門倉昭, 宮岡宏, Bjorn Gustavsson
    • 学会等名
      低廉光学機器による超高層大気ネットワーク計測に関する研究集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] EISCAT特別実験報告(実験番号01)多点・多波長単色イメージャとEISCATレーダーを用いたオーロラ降下電子エネルギーの時空間変動の観測2018

    • 著者名/発表者名
      田中良昌, 小川泰信, 門倉昭, 宮岡宏, Kirsti Kauristie, Alexandre Kozlovsky, Urban Brandstrom, Tima Sergienko, Carl-Fredrik Enell, Bjorn Gustavsson, Daneil Whiter, Ingemar Haggstrom
    • 学会等名
      EISCAT研究集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Spatiotemporal variation of precipitating electron energy in auroral vortices2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Yasunobu Ogawa, Akira Kadokura, Kauristie Kirsti, Carl-fredrik Enell, Urban Braendstroem, Tima Sergienko, Bjorn Gustavsson, Daniel Whiter, Alexander Kozlovsky, Hiroshi Miyaoka, Mike Kosch
    • 学会等名
      JpGU-AGU joint meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] IUGONET activities for upper atmospheric research2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Norio Umemura, Shuji Abe, Atsuki Shinbori, Satoru UeNo, Masahito Nose
    • 学会等名
      International Conference on Space Science and Communication 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] IUGONET tools for Solar-Terrestrial Physics Research2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Tanaka, Norio Umemura, Shuji Abe, Atsuki Shinbori, Masahito Nose, Satoru UeNo
    • 学会等名
      The Second VarSITI symposium
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A comprehensive analysis of an isolated substorm observed during the first coordinated Arase and ground-based observations2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, Y.-M., T. Nishiyama, A. Kadokura, M. Ozaki, K. Shiokawa, S. Oyama, M. Nose, T. Nagatsuma, M. Tsutsumi, K. Nishimura, K. Sato, Y. Miyoshi, Y. Kasahara, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, M. Hikishima, S. Matsuda, A. Matsuoka, M. Shinohara, A. Fujimoto, M. Teramoto, R. Nomura, R. Kataoka, A. S. Yukimatu
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会第142回総会・講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] An isolated substorm observed during the first coordinated Arase and ground-based observations2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, Y.-M., T. Nishiyama, A. Kadokura, M. Ozaki, K. Shiokawa, S. Oyama, M. Nose, T. Nagatsuma, M. Tsutsumi, K. Nishimura, K. Sato, Y. Miyoshi, Y. Kasahara, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, M. Hikishima, S. Matsuda, A. Matsuoka, M. Shinohara, A. Fujimoto, M. Teramoto, R. Nomura, R. Kataoka, A. S. Yukimatu
    • 学会等名
      第8回極域科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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