• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

宇宙版気象レーダーとデータ同化シミュレーションによる月面気象予報への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 22K18869
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分25:社会システム工学、安全工学、防災工学およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

岩井 一正  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (00725848)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード月面気象予報 / 気象レーダー / データ同化 / 太陽風 / 宇宙防災 / 太陽嵐 / 宇宙天気
研究開始時の研究の概要

本研究では月における天気予報を地球レベルで行うシステム開発に挑戦する。近年、月の有人拠点計画など月面が我々の社会の延長線上に見え始めた。月には地球のような高密度な大気や磁場が存在しないため、常に太陽から放出される電離した粒子の風「太陽風」に晒され、その変動によってもたらされる放射線によって生命や電子機器にとって危険な状態になる。
太陽風は電波を散乱する性質がある。そこで本研究では、独自の電波観測を用いて太陽風の散乱現象を検出し、そのデータを逐次データ同化の手法を用いて磁気流体シミュレーションに取り込むことで月面での太陽風変動の予測精度を劇的に向上させることに挑戦する。

研究実績の概要

本研究では月における天気予報を地球の天気予報レベルで行うシステム開発に挑戦している。近年、月の有人拠点計画など月面が我々の社会の延長線上に見え始めた。月には地球のような高密度な大気や磁場が存在しないため、常に太陽から放出される電離した粒子の風「太陽風」に晒され、その変動によってもたらされる放射線によって生命や電子機器にとって危険な状態になる。太陽風は電波を散乱する性質がある。そこで本研究では、独自の電波観測を用いて太陽風の散乱現象を検出し、そのデータを逐次データ同化の手法を用いて磁気流体シミュレーションに取り込むことで月面での太陽風変動の予測精度を劇的に向上させることに挑戦している。
太陽風は電波を散乱する性質をもつ。太陽系の外にある天体を観測中に地球と天体の間を強い太陽風が横切れば、天体からの電波が散乱によって揺らぐため、太陽風の通過を間接的に検知することができる。この原理は気象レーダーに似ている。宇宙には多数の天体が存在しているため、それらの電波の散乱から、宇宙全体に広がる太陽風の構造を把握することができる。
3年計画の2年目にあたる本年度は前年度に引き続き研究代表者が運用する独自の地上電波観測装置による太陽嵐の地上電波観測を1年を通して行なった。落雷による装置の停止期間があったが年間360日以上の観測に成功した。並行して、観測データを同化する磁気流体シミュレーション結果に含まれる誤差の評価手法の開発研究を行なった。その結果、太陽嵐の磁場パラメータに含まれる不定性を定量的に見積もることに成功した。加えて、前年度から継続して行ってきた観測データを即時にデジタル処理するソフトウェアシステムの開発を行い完成した。性能評価の結果当初の機能を有していることがわかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画通り、太陽風の地上電波観測を実施し360日以上データを取得することができた。このような観測を1年を通して毎日実施できているのは世界的に見ても本研究プロジェクトだけであり、価値の高い成果となった。
観測と並行して、磁気流体シミュレーションの誤差評価を行い、予測に含まれる不定性を定量的に評価することに成功した。
加えて、前年度から開発し今年度に持ち越しとなったリアルタイムでデータ処理するシステムが完成した。納入後に、当初より本年度に実施予定だった性能評価を行い、年度内に概ね評価を完了した。その結果、予定通りの性能を有していることが判明した。
以上より本計画は順調に進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

データ同化処理のための準備とデータを即時にデジタル処理するソフトウェアの開発が完了したため今後は実際に月・地球環境で観測された太陽嵐イベントに対して太陽嵐の観測データを同化したシミュレーションを行い擬似的な予報実験を実施する。月面環境の観測は極めて限られるため、地球周辺で観測された太陽嵐イベントを用いた予報でシミュレーションと性能評価を行い、シミュレーション結果の月の座標を取り出すことで、月面の予報と同等の数値実験を得る。特に2024年に入ってから顕著な太陽嵐イベントが発生しているため、これらのイベントを優先して扱う予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 8件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンディエゴ校/カリフォルニア大学バークレー校/Southwest Research Institute(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] レスター大学/SKA Observatory(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CNES(フランス)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Austrian Academy of Sciences(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] European Space Agency(オランダ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Magnetohydrodynamic simulation of coronal mass ejections using interplanetary scintillation data observed from radio sites ISEE and LOFAR2023

    • 著者名/発表者名
      Iwai Kazumasa、Fallows Richard A.、Bisi Mario M.、Shiota Daikou、Jackson Bernard V.、Tokumaru Munetoshi、Fujiki Ken'ichi
    • 雑誌名

      Advances in Space Research

      巻: 72 号: 12 ページ: 5328-5340

    • DOI

      10.1016/j.asr.2022.09.028

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] East-West Asymmetry in Interplanetary-Scintillation-Level Variation Associated with Solar-Wind Disturbances2023

    • 著者名/発表者名
      Tokumaru Munetoshi、Nagai Miho、Fujiki Ken’ichi、Iwai Kazumasa
    • 雑誌名

      Solar Physics

      巻: 298 号: 11 ページ: 127-127

    • DOI

      10.1007/s11207-023-02220-8

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Forecasting Heliospheric CME Solar-Wind Parameters Using the UCSD Time-Dependent Tomography and ISEE Interplanetary Scintillation Data: The 10 March 2022 CME2023

    • 著者名/発表者名
      Jackson Bernard V.、Tokumaru Munetoshi、Iwai Kazumasa、Bracamontes Matthew T.、Buffington Andrew、Fujiki Ken’ichi、Murakami Go、Heyner Daniel、Sanchez-Cano Beatriz、Rojo Mathias、Aizawa Sae、Andre Nicolas、Barthe Alain、Penou Emmanuel、Fedorov Andrei、Sauvaud Jean-Andre、Yokota Shoichiro、Saito Yoshifumi
    • 雑誌名

      Solar Physics

      巻: 298 号: 5 ページ: 74-74

    • DOI

      10.1007/s11207-023-02169-8

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Application of novel interplanetary scintillation visualisations using LOFAR: A case study of merged CMEs from September 20172023

    • 著者名/発表者名
      Fallows R.A.、Iwai K.、Jackson B.V.、Zhang P.、Bisi M.M.、Zucca P.
    • 雑誌名

      Advances in Space Research

      巻: 72 号: 12 ページ: 5311-5327

    • DOI

      10.1016/j.asr.2022.08.076

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 次世代太陽風観測装置の開発2024

    • 著者名/発表者名
      岩井一正
    • 学会等名
      2023年度太陽研連シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ISEEの太陽圏研究①と次世太陽風観測装置2024

    • 著者名/発表者名
      岩井一正
    • 学会等名
      太陽圏の次世代研究検討会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] IPS observation and SOLAR-C2024

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Iwai
    • 学会等名
      SOLAR-C Science Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 次世代太陽風観測装置の開発:327MHz帯の広視野フェーズドアレイアンテナ2024

    • 著者名/発表者名
      岩井一正, 藤木謙一, 竹原大智, 加賀尾勇典, 渡部温
    • 学会等名
      日本天文学会2024年春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 次世代太陽風観測装置が担う太陽地球系結合過程の理解2023

    • 著者名/発表者名
      岩井 一正、徳丸 宗利、藤木 謙一
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] IPS観測データとBepiColombo衛星観測データを用いたMHDシミュレーションによるCME伝搬の再現2023

    • 著者名/発表者名
      岩井 一正、Beatriz Sanchez-Cano、塩田 大幸、村上 豪、徳丸 宗利、藤木 謙一、三好 由純
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Next generation interplanetary scintillation observation for better Three-dimensional reconstruction of the heliosphere2023

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa IWAI, Munetoshi TOKUMARU, Ken'ichi FUJIKI
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional Reconstruction of CMEs Using MHD Simulation with Interplanetary Scintillation Data Observed From Radio Sites ISEE and LOFAR2023

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa IWAI, Richard FALLOWS, Mario BISI, Daikou SHIOTA, Bernard JACKSON, Munetoshi TOKUMARU, Ken'ichi FUJIKI
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Next generation interplanetary scintillation observation system for space weather2023

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Iwai, Munetoshi Tokumaru, Ken'ich Fujiki
    • 学会等名
      URSI GASS 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 太陽表面磁場と太陽風の接続2023

    • 著者名/発表者名
      岩井一正
    • 学会等名
      SOLAR-C時代およびその先の次世代太陽圏研究の検討会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 次世代太陽風観測装置に向けたプロトタイプの開発2023

    • 著者名/発表者名
      岩井一正
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 次世代太陽風観測装置に向けた小型アレイの開発2023

    • 著者名/発表者名
      岩井一正、藤木謙一
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会 2023年秋季年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Next-generation solar wind observation system of ISEE2023

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Iwai
    • 学会等名
      Korea-Japan Space Weather Workshop 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 太陽風の地上電波観測と宇宙天気・GNSSの関係2023

    • 著者名/発表者名
      岩井一正
    • 学会等名
      GPS/GNSSシンポジウム2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BepiColomboとIPS観測を用いた太陽圏研究と惑星宇宙天気予報2023

    • 著者名/発表者名
      岩井一正
    • 学会等名
      BepiColomboが拓く太陽圏システム科学の新展開 ~太陽圏×惑星圏×磁気圏~
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] MHz帯での観測の将来2023

    • 著者名/発表者名
      岩井一正
    • 学会等名
      太陽研究者連絡会 2023年度将来計画シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interplanetary scintillation observation of the CMEs and its application for space weather forecasting using MHD simulation2022

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Iwai, Daikou Shiota
    • 学会等名
      URSI AT-AP-RASC 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MHD simulation of the heliosphere combined with IPS and space-based observations2022

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Iwai
    • 学会等名
      2022 IHDEA meeting
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reconstruction of in-situ measurements of CMEs using MHD simulation with IPS data observed from multiple ground-based stations2022

    • 著者名/発表者名
      Iwai, K., Fallows, R., Bisi, M., Shiota, D., Jackson, B., Tokumaru, M., and Fujiki, K.
    • 学会等名
      AGU fall meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2022-07-05   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi