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電磁流体・粒子連結シミュレーションによる地球放射線帯ダイナミクスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 24340119
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 超高層物理学
研究機関京都大学

研究代表者

海老原 祐輔  京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (80342616)

研究分担者 吉川 顕正  九州大学, 国際宇宙天気科学・教育センター, 講師 (70284479)
深沢 圭一郎  京都大学, 大学院情報学研究科, 准教授 (50377868)
連携研究者 大村 善治  京都大学, 生存圏研究所, 教授 (50177002)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2013年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2012年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワード磁気圏 / 磁気嵐 / サブストーム / シミュレーション / 放射線帯 / 内部磁気圏 / 超高層物理学 / 宇宙空間 / 地球電磁気
研究成果の概要

地球を取り巻く高エネルギー粒子群は放射線帯と呼ばれ、その挙動は謎に包まれている。放射線帯形成には外部供給説と内部加速説の二つがある。外部供給説において重要な磁気圏電場の時空間発展をシミュレーションで調べた。サブストーム時には西向きの強い電場が振動を伴って現れ、高エネルギー粒子のマルチプル注入や一時的な減少を合理的に説明することができた。内部加速説においてはkeV帯電子の輸送と相対論速度まで加速する波動粒子相互作用が重要である。サブストーム直後にはkeV帯電子の輸送に重要な対流が逆転すること、波動粒子相互作用が効率良くおこる条件が磁気嵐開始から数時間経て満たされることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (18件) (うち査読あり 18件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (25件) (うち招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Sudden pressure enhancement and tailward retreat in the near-earth plasma sheet: THEMIS observation and MHD simulation2015

    • 著者名/発表者名
      Yao, Y., Y. Ebihara, and T. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 120 号: 1 ページ: 201-211

    • DOI

      10.1002/2014ja020482

    • NAID

      120006579429

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Counter equatorial electrojet and overshielding after substorm onset: Global MHD simulation study2014

    • 著者名/発表者名
      Ebihara, Y., T. Tanaka, and T. Kikuchi
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 119 号: 9 ページ: 7281-7296

    • DOI

      10.1002/2014ja020065

    • NAID

      120005619767

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Simulation of substorm-time acceleration of oxygen ions on azimuthally directed magnetic field lines in the near-Earth plasma sheet2014

    • 著者名/発表者名
      Nakayama, Y., Y. Ebihara, and T. Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 119 号: 8 ページ: 6167-6176

    • DOI

      10.1002/2014ja019858

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ion drift simulation of sudden appearance of sub-keV structured ions in the inner magnetosphere2014

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi, M., Y. Ebihara, H. Nilsson, and I. Dandouras
    • 雑誌名

      Annales Geophysicae

      巻: 32 号: 2 ページ: 83-87

    • DOI

      10.5194/angeo-32-83-2014

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Performance Measurements of MHD Simulation for Planetary Magnetosphere on Peta-Scale Computer FX10, Parallel Computing: Accelerating Computational Science and Engineering (CSE)2014

    • 著者名/発表者名
      Fukazawa, K., T. Nanri and T. Umeda
    • 雑誌名

      Advances in Parallel Computing

      巻: 25 ページ: 387-394

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fundamental properties of substorm-time energetic electrons in the inner magnetosphere2013

    • 著者名/発表者名
      Ebihara, Y. and T. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 118 号: 4 ページ: 1589-1603

    • DOI

      10.1002/jgra.50115

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory of Cowling Channel formation by reflection of shear Alfven wave from auroral ionosphere2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A., O. Amm, H. Vanhamäki, A. Nakamizo and R. Fujii
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res. Space Physics

      巻: 118 号: 10 ページ: 5967-6828

    • DOI

      10.1002/jgra.50514

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Illustration of Cowling Channel coupling to the shear Alfven wave2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A., O. Amm, H. Vanhamäki, and R. Fujii
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res. Space Physics

      巻: 118 号: 10 ページ: 6405-6415

    • DOI

      10.1002/jgra.50513

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coupling of electrons and inertial Alfven waves in the topside ionosphere2013

    • 著者名/発表者名
      Shi, R., H. Liu, A. Yoshikawa, B. Zhang, and B. Ni
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res. Space Physics

      巻: 118 号: 6 ページ: 2903-2910

    • DOI

      10.1002/jgra.50355

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The response of the dayside equatorial electrojet to step-like changes of IMF Bz.2013

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, S., Uozumi, T., Kawano, H., Yoshikawa, A., Utada, H., Nagatsuma, T., Yumoto, K.
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res. (Space physics)

      巻: 194 号: 6 ページ: 3637-3646

    • DOI

      10.1002/jgra.50318

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] General solution for calculating polarization electric fields in the auroral ionosphere and application examples2013

    • 著者名/発表者名
      Amm, O., R. Fujii, H. Vanhamäki, A. Yoshikawa, and A. Ieda
    • 雑誌名

      Geophys. Res. Space Physics

      巻: 118 号: 5 ページ: 2428-2437

    • DOI

      10.1002/jgra.50254

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structures of dayside whistler-mode waves deduced from conjugate diffuse aurora2013

    • 著者名/発表者名
      Nishimura, T., J. Bortnik, W. Li, R. M. Thorne, B. Ni, L. R. Lyons, V. Angelopoulos, Y. Ebihara, J. W. W. Bonnell, O. Le Contel, and H. -U Aust〓r
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 118 号: 2 ページ: 664-673

    • DOI

      10.1029/2012ja018242

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An application of the finite length Cowling channel model to auroral arcs with longitudinal variations2012

    • 著者名/発表者名
      Fujii, R., O. Amm, H. Vanhamäki, A. Yoshikawa, and A. Ieda
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res.

      巻: 117, A11217 号: A11

    • DOI

      10.1029/2012ja017953

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Poleward moving auroral arcs observed at the South Pole Station and the interpretation by field line resonances2012

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, Y.-M
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 117 号: A9

    • DOI

      10.1029/2012ja017899

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionospheric Joule heating and Poynting flux in quasi-static approximation2012

    • 著者名/発表者名
      Vanhamäki, H., A. Yoshikawa, O. Amm, and R. Fujii
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res.

      巻: 117, A08327 号: A8

    • DOI

      10.1029/2012ja017841

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance of Large Scale MHD Simulation of Global Planetary Magnetosphere with Massively Parallel Scalar Type Supercomputer Including Post Processing2012

    • 著者名/発表者名
      Fukazawa, K. and T. Nanri
    • 雑誌名

      2012 IEEE 14th International Conference on High Performance Computing and Communications

      ページ: 976-982

    • DOI

      10.1109/hpcc.2012.142

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of R2-FAC development on the ionospheric electric field pattern deduced by a global ionospheric potential solver2012

    • 著者名/発表者名
      A. Nakamizo
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 117 号: A9

    • DOI

      10.1029/2012ja017669

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observed correlation between pulsating aurora and chorus waves at Syowa Station in Antarctica: A case study2012

    • 著者名/発表者名
      Ozaki, M
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 117 号: A8

    • DOI

      10.1029/2011ja017478

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] メニーコアプロセッサーに対する宇宙天気MHDシミュレーションの高度化2015

    • 著者名/発表者名
      深沢圭一郎
    • 学会等名
      H26年度電磁圏物理学シンポジウム
    • 発表場所
      ルイガンズ(福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2015-03-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Numerical experiments on possible impact of substorms on energetic electrons in the inner magnetosphere2014

    • 著者名/発表者名
      Ebihara, Y.
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting
    • 発表場所
      サンフランシスコ(アメリカ)
    • 年月日
      2014-12-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Substorm simulation 1: To what extent the substorm observation arereproduced numerically?2014

    • 著者名/発表者名
      Ebihara, Y.
    • 学会等名
      International Substorm Conference 12
    • 発表場所
      伊勢志摩ロイヤルホテル(三重県・志摩市)
    • 年月日
      2014-11-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 内部磁気圏高エネルギー電子生成に対するサブストームの影響に関する数値実験2014

    • 著者名/発表者名
      海老原祐輔
    • 学会等名
      第136回地球電磁気・地球惑星圏学会総会・講演会
    • 発表場所
      キッセイ文化ホール(長野県・松本市)
    • 年月日
      2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 磁気圏MHDシミュレーションコードのXeon Phiに対する最適化2014

    • 著者名/発表者名
      深沢圭一郎
    • 学会等名
      日本地球惑星連合大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] On the formation of overshielding triggered by a substorm onset: Global MHD simulation study2014

    • 著者名/発表者名
      Ebihara, Y.
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2014-04-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Now and Future of Kronian Research2014

    • 著者名/発表者名
      深沢 圭一郎
    • 学会等名
      Symposium on Planetary Science 2014
    • 発表場所
      宮城県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 磁気圏電離圏結合(異プラズマ結合システム:宇宙天気と太陽物理への一般物理の応用2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A.
    • 学会等名
      太陽研連シンポジウム
    • 発表場所
      京都府
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 磁気圏電離圏環境に対する太陽紫外線放射の役割」2014

    • 著者名/発表者名
      海老原祐輔
    • 学会等名
      太陽研連シンポジウム
    • 発表場所
      京都府
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 強磁場弱電離気体系に於ける電流クロージャー : Hall電流時空間非一様性がもたらすもの2013

    • 著者名/発表者名
      吉川顕正
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県)
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Analogy of Magnetosphere-Ionosphere coupling and Corona-chromosphere-photosphere coupling2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A.
    • 学会等名
      ISSI Workshop on ″Standing MHD Waves″
    • 発表場所
      スイス国際宇宙科学研究所(スイス)
    • 年月日
      2013-02-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Cowlingチャンネルの物理2013

    • 著者名/発表者名
      吉川顕正
    • 学会等名
      国立極地研究所研究集会 : 極域電磁圏構造の非線形発展
    • 発表場所
      国立極地研究所(東京都)
    • 年月日
      2013-02-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] サブストーム時の内部磁気圏における電子変動について2013

    • 著者名/発表者名
      海老原 祐輔, 田中 高史
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      千葉県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 磁気嵐中サブストームにおける放射線帯外帯 電子へ粒子供給2013

    • 著者名/発表者名
      海老原 祐輔, 田中 高史, フォック メイチン
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会 第134 回総会及び講演会
    • 発表場所
      高知県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Performance Measurement of MHD Simulation Code for Planetary Magnetosphere on Xeon Phi2013

    • 著者名/発表者名
      深沢圭一郎
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会 第134 回総会及び講演会
    • 発表場所
      高知県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] On formation of Global Cowling channel in the ionosphere and the generalized Ohm’s Law2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A.
    • 学会等名
      American Geophysical Union
    • 発表場所
      アメリカ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Modeling of 3-fluid dynamic and generalized Ohm’s law for understanding ionospheric dynamics2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A.
    • 学会等名
      JSPS Core-to-Core Program, 2013 ISWI and MAGDAS Africa School
    • 発表場所
      コートダジュール
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] M-I couping theory2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A.
    • 学会等名
      ECLAT Project Meeting, 2nd Project Review Graz
    • 発表場所
      オーストリア
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Substorm-time changes in energetic electrons in the inner magnetosphere2013

    • 著者名/発表者名
      海老原祐輔
    • 学会等名
      The Third International Conference on Storms, Substorms, and Space Weather
    • 発表場所
      中華人民共和国
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct impact of substorm on outer radiation belt2012

    • 著者名/発表者名
      Ebihara, Y. and T. Tanaka
    • 学会等名
      American Geophysical Union
    • 発表場所
      サンフランシスコ モスコーニ会議場(アメリカ)
    • 年月日
      2012-12-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] MI結合の理論的側面から見たEISCAT_3Dへの期待2012

    • 著者名/発表者名
      吉川顕正
    • 学会等名
      EISCAT研究集会 : 北極・北欧における観測・研究戦略
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2012-11-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Performance Measurement of Magnetohydrodynamic Simulation Code for Planetary Magnetosphere on FX102012

    • 著者名/発表者名
      深沢圭一郎、梅田隆行
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会 第132回総会及び講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2012-10-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 放射繃帯外帯に対するサブストームの直接的影響2012

    • 著者名/発表者名
      海老原祐輔、田中高史
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2012-10-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 放射線帯外帯に対するサブストームのインパクト2012

    • 著者名/発表者名
      海老原祐輔、田中高史
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県)
    • 年月日
      2012-05-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Modeling of 3D Sq current system, JSPS Core-to-Core Program2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A.
    • 学会等名
      2012 ISWI and MAGDAS School on Space Science
    • 発表場所
      LAPAN(インドネシア)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 磁気嵐の研究

    • URL

      http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/~ebihara/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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