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機械学習を用いた磁気圏-電離圏-熱圏間のエネルギー伝搬に基づく熱圏冷却の予測

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0368
補助金の研究課題番号 22F32017 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分外国
審査区分 小区分17010:宇宙惑星科学関連
研究機関国立極地研究所

研究代表者

小川 泰信 (2023-2024)  国立極地研究所, 先端研究推進系, 教授 (00362210)

研究分担者 BAG TIKEMANI  国立極地研究所, 共同研究推進系, 外国人特別研究員
受入研究者 小川 泰信 (2022)  国立極地研究所, 共同研究推進系, 教授 (00362210)
外国人特別研究員 BAG TIKEMANI  国立極地研究所, 先端研究推進系, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2025-03-31
研究課題ステータス 完了 (2024年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード熱圏冷却 / 電離圏 / 磁気嵐
研究開始時の研究の概要

太陽や磁気圏から熱圏大気への電磁・粒子エネルギーの流入量は、太陽風擾乱等により2桁のオーダーで変化する。そのとき一酸化窒素(NO)による波長5.3μmの赤外線放射冷却が、熱圏高度の温度バランスに重要な役割を果たすと考えられる。しかし、熱圏ジュール加熱の時間・空間変動が最も激しい極域において、ジュール加熱エネルギーとNO放射エネルギーとの関係の理解は不十分である。そこで、極域ジュール加熱とNO放射との関係を系統的に理解することを本研究の主目的として、地磁気嵐発生時のジュール加熱の増大が熱圏の冷却と密度に与える影響の解明及びその予測研究を、極軌道衛星及び極域レーダー観測データを用いて実施する。

研究実績の概要

太陽や磁気圏から熱圏大気への電磁・粒子エネルギーの流入量は、太陽風擾乱等により2桁のオーダーで変化する。そのとき一酸化窒素(NO)による波長5.3μmの赤外線放射冷却が、熱圏高度の温度バランスに重要な役割を果たすと考えられる。最近の研究から、全球のジュール加熱エネルギーに対するNO放射エネルギーの重要性が示唆されたが、熱圏ジュール加熱の時間・空間変動が最も激しい高緯度領域での両者の関係はほぼ未解明である。そこで、2010年11月6日から11月9日にかけての太陽風動圧の急激な変化(減少)に対する一酸化窒素5.3 マイクロメートル放射の応答を、 米国TIMED衛星に搭載された広帯域放射サウンディング観測機器(SABER)及び、 EISCATトロムソレーダー、複数の数値シミュレーションモデルを用いて調査した。その結果、太陽風動圧の急激な減少の直後に、高緯度領域で一酸化窒素放射の顕著な増加と、沿磁力線電流(FACs)の増加が起きていた。その沿磁力線電流の増加に伴い、低エネルギー降下電子フラックスやジュール加熱率が増加していることが、各種の衛星・地上観測や数値シミュレーションによる総合解析から示された。これらの極域におけるジュール加熱率と降下電子フラックスの増大が、一酸化窒素による放射冷却の増大を直接的及び間接的に促進することが示唆される。 この研究成果を中心に、関連する研究成果を複数の学術論文にまとめ、出版した。

報告書

(3件)
  • 2024 実績報告書
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Enhanced response of thermospheric cooling emission to negative pressure pulse2024

    • 著者名/発表者名
      Bag Tikemani、Ogawa Yasunobu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 14 号: 1 ページ: 9647-9647

    • DOI

      10.1038/s41598-024-60471-2

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Impact of interplanetary shock on nitric oxide cooling emission: A superposed epoch study2024

    • 著者名/発表者名
      Bag Tikemani、Ogawa Y.
    • 雑誌名

      Advances in Space Research

      巻: 74 号: 11 ページ: 6012-6019

    • DOI

      10.1016/j.asr.2024.08.005

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermospheric NO Cooling During 2003 October “Halloween Storm”: Revisited2024

    • 著者名/発表者名
      Bag Tikemani、Ogawa Y.、Sivakumar V.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Space Physics

      巻: 129 号: 7

    • DOI

      10.1029/2024ja032805

    • 関連する報告書
      2024 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] Response Time of Joule Heating Rate and Nitric Oxide Cooling Emission During Geomagnetic Storms: Correlated Ground‐Based and Satellite Observations2024

    • 著者名/発表者名
      Bag Tikemani、Ogawa Yasunobu
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Space Physics

      巻: 129 号: 2

    • DOI

      10.1029/2023ja032072

    • 関連する報告書
      2022 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] Distinctive response of thermospheric cooling to ICME and CIR-driven geomagnetic storms2023

    • 著者名/発表者名
      Bag Tikemani、Rout Diptiranjan、Ogawa Y.、Singh Vir
    • 雑誌名

      Frontiers in Astronomy and Space Sciences

      巻: 10 ページ: 1107605-1107605

    • DOI

      10.3389/fspas.2023.1107605

    • 関連する報告書
      2022 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] Thermospheric NO Cooling during an Unusual Geomagnetic Storm of 21-22 January 2005: A Comparative Study between TIMED/SABER Measurements and TIEGCM Simulations2023

    • 著者名/発表者名
      Bag Tikemani、Rout Diptiranjan、Ogawa Yasunobu、Singh Vir
    • 雑誌名

      Atmosphere

      巻: 14 号: 3 ページ: 556-556

    • DOI

      10.3390/atmos14030556

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Impact of Solar Proton Events (SPEs) on thermospheric cooling emission2023

    • 著者名/発表者名
      Tikemani Bag and Y. Ogawa
    • 学会等名
      The 14th Symposium on Polar Science
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Response Time of Joule Heating Rate and Nitric Oxide Cooling Emission During Geomagnetic Storms: Correlated Ground-Based and Satellite Observations2023

    • 著者名/発表者名
      Tikemani Bag
    • 学会等名
      EISCAT 研究集会(極地研及び名大ISEE研究集会)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermospheric Radiative Cooling during Northward Interplanetary Magnetic Fields: A case study2023

    • 著者名/発表者名
      Tikemani Bag, Diptiranjan Rout, and Yasunobu Ogawa
    • 学会等名
      ISAR-7
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distinctive Response of Magnetosphere-Ionosphere-Thermosphere system to the Geomagnetic Storms of different solar origin: Inference from the TIMED-SABER satellite observations2023

    • 著者名/発表者名
      Tikemani Bag, Diptiranjan Rout, Yasunobu Ogawa and V. Singh
    • 学会等名
      IUGG General Assembly
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Relationship between storm-time Joule heating and Thermospheric cooling emission2023

    • 著者名/発表者名
      Tikemani Bag and Yasunobu Ogawa
    • 学会等名
      IUGG General Assembly
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigating the ionosphere-thermosphere responses to geomagnetic storms by using infrared radiative emissions onboard the TIMED-SABER satellite2022

    • 著者名/発表者名
      Tikemani Bag, Diptiranjan Rout, Venkataraman Sivakumar, and Yasunobu Ogawa
    • 学会等名
      44th COSPAR Scientific Assembly.
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-07-28   更新日: 2025-12-26  

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