地球磁場形状に適合した全球電離圏モデルによる数百ｋｍスケール擾乱要因の研究

• 研究課題/領域番号: 24740336
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 国立研究開発法人情報通信研究機構
• 研究代表者: 陣 英克 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波計測研究所宇宙環境インフォマティクス研究室, 主任研究員 (60466240)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 超高層大気 / シミュレーション / 中層大気 / 電離圏 / 宇宙天気 / 計算科学 / 成層圏突然昇温 / 熱圏 / 大気結合 / データ同化

研究成果の概要

我々は、これまで地表から熱圏までの中性大気領域と電離圏を統合した地球全大気モデルGAIAを開発してきた。本研究では、将来的な数値予測に向けてGAIAの精緻化と現実の現象を再現するための開発を実施した。具体的には、空間分解能を1度（～100km）に向上させるとともに、地球磁場に沿った電離圏の振る舞いを表現できるように数値手法を改良した。また、気象再解析データを利用した現実ベースのシミュレーションを19年分実施し、観測や他のモデルとの比較を通じて検証を行った。精緻化されたGAIAでは、近年観測される数100kmスケールの現象が再現されており、今後同スケールの電離圏現象の解明に有用となりうる。

研究成果

• [雑誌論文] Impacts of sudden stratospheric warming on general circulation of the thermosphere (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, Y., H. Fujiwara, H. Jin, and H. Shinagawa
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 120 号: 12
  • DOI: 10.1002/2015ja021894
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] West wall structuring of equatorial plasma bubbles simulated by three-dimensional HIRB model (2015)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, T., H. Jin, and H. Shinagawa
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Space Physics 巻: 120 ページ: 8810-8816
  • DOI: 10.1002/2015ja021799-t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extreme ion heating in the dayside ionosphere in response to the arrival of a coronal mass ejection on 12 March 2012 (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, H., Nozawa, S., Ogawa, Y., Kataoka, R., Miyoshi, Y., Jin, H., and Shina-gawa, H.
  • 雑誌名: Annales Geophysicae 巻: 32 号: 7 ページ: 831-839
  • DOI: 10.5194/angeo-32-831-2014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal and dynamical changes of the zonal mean state of the thermosphere during the 2009 SSW:GAIA simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: Liu, H., Y. Miyoshi, S. Miyahara, H. Jin, H. Fujiwara and H. Shinagawa
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 119 号: 8 ページ: 6784-6791
  • DOI: 10.1002/2014ja020222
  • 査読あり
• [雑誌論文] A global view of gravity waves in the thermosphere simulated by a general circulation model (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, Y., H. Fujiwara, H. Jin and H. Shinagawa
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 119 号: 7 ページ: 5807-5820
  • DOI: 10.1002/2014ja019848
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nonlinear growth, bifurcation, and pinching of equatorial plasma bubble simulated by three-dimensional high-resolution bubble model (2014)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, T., H. Shinagawa, and H. Jin
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 119 号: 12 ページ: 10474-10482
  • DOI: 10.1002/2014ja020708
  • 査読あり
• [雑誌論文] The neutral dynamics during the 2009 sudden stratosphere warming simulated by different whole atmosphere models (2014)
  • 著者名/発表者名: Pedatella, N. M,...Fujiwara, H,, .,...他10名
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: Volume 119, Issue 2 号: 2 ページ: 1306-1324
  • DOI: 10.1002/2013ja019421
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-dimensional simulation of ionospheric variations in the vicinity of the epicenter of the Tohoku-oki earthquake on 11 March 2011 (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinagawa, H., T. Tsugawa, M. Matsumura, T. Iyemori, A. Saito, T. Maruyama, H. Jin, M. Nishioka, and Y. Otsuka
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 40 号: 19 ページ: 5009-5013
  • DOI: 10.1002/2013gl057627
  • 査読あり
• [雑誌論文] Upper atmosphere response to stratosphere sudden warming: Local time height dependence simulated by GAIA model (2013)
  • 著者名/発表者名: Huixin Liu
  • 雑誌名: Geophysical Research Letter 巻: 40 号: 3 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1002/grl.50146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global response of the ionosphere to atmospheric tides forced from below: Comparison between COSMIC measurements and simulations by Atmosphere-Ionosphere Coupled Model GAIA (2012)
  • 著者名/発表者名: Pancheva, D.
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 117 号: A7
  • DOI: 10.1029/2011ja017452
  • 査読あり
• [雑誌論文] Response of migrating tides to the stratospheric sudden warming in 2009 and their effects on the ionosphere studied by a whole atmosphere-ionosphere model GAIA with COSMIC and TIMED/SABER observations (2012)
  • 著者名/発表者名: Jin, H.
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 117 号: A10
  • DOI: 10.1029/2012ja017650
  • 査読あり
• [学会発表] Tidal variabilities and their effects on the upper atmosphere during stratospheric sudden warmings studied with a long-term whole atmosphere-ionosphere simulation (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Jin, Y. Miyoshi, H. Fujiwara, H. Shinagawa
  • 学会等名: 日本地球惑星科学関連学会連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] Development of a whole atmosphere-ionosphere model GAIA for higher accuracy and its application toward data assimilation modeling (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Jin, Y. Miyoshi, H. Fujiwara, H. Shinagawa, C. Tao
  • 学会等名: 日本地球惑星科学関連学会連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] 数値シミュレーションとレーダー観測による熱圏大気変動の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤原均・野澤悟徳・三好勉信・陣英克・品川裕之・小川泰信・片岡龍峰・Huixin Liu
  • 学会等名: EISCAT研究集会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] 全大気圏-電離圏結合モデルGAIAを用いたプラズマバブル発生確率予測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 品川 裕之, 陣 英克, 三好 勉信, 藤原 均, 横山 竜宏, 大塚雄一
  • 学会等名: 電磁圏物理学シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学西新プラザ（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-03-10
• [学会発表] 長期シミュレーションを用いた成層圏昇温時の熱圏・電離圏変動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 陣 英克, 三好 勉信, 藤原 均, 品川 裕之
  • 学会等名: 第29回大気圏シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] Vertical atmospheric coupling studied with a whole atmosphere-ionosphere coupled model GAIA, (2016)
  • 著者名/発表者名: Jin, H., Y. Miyoshi, H. Fujiwara, H. Shinagawa
  • 学会等名: International Symposium PSTEP-1
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-01-13
  • 国際学会
• [学会発表] Estimation of Occurrence Probabilities of Plasma Bubbles and Sporadic E layers Using GAIA (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinagawa, H., H. Jin, Y. Miyoshi, H. Fujiwara, and T. Yokoyama
  • 学会等名: International Symposium PSTEP-1
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-01-13
  • 国際学会
• [学会発表] Vertical propagation of atmospheric waves simulated by GAIA (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, Y., H. Fujiwara, H. Jin, H. Shinagawa
  • 学会等名: Workshop on high-resolution simulation and observation in the MLT region
  • 発表場所: 国立極地研究所（東京都立川市）
  • 年月日: 2015-11-20
  • 国際学会
• [学会発表] Whole atmosphere-ionosphere coupled model GAIA: Current status and future prospects (2015)
  • 著者名/発表者名: 品川 裕之, 陣 英克, 横山 竜宏, 三好 勉信, 藤原 均
  • 学会等名: 宇宙地球環境研究所設立記念シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-05
• [学会発表] 高精細プラズマバブルシミュレーションと全球大気圏電離圏モデルの結合 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横山竜宏, 陣 英克, 品川裕之, 三好勉信, 藤原均
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第138回総会・講演会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-10-31
• [学会発表] 地磁気静穏時の極域電離圏・熱圏擾乱 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤原均，三好勉信，陣英克，品川裕之,野澤悟徳, 小川泰信，片岡龍峰
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第138回総会・講演会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-10-31
• [学会発表] 高分解能版GAIAを用いた熱圏重力波の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三好勉信，藤原均，陣英克，品川裕之
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第138回総会・講演会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-10-31
• [学会発表] GAIAを用いたプラズマバブル出現確率予測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 品川裕之, 陣 英克, 三好勉信, 藤原均, 横山竜宏
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第138回総会・講演会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-10-31
• [学会発表] 大気圏電離圏結合シミュレーションデータベースの紹介および検証と改良 (2015)
  • 著者名/発表者名: 陣 英克, 三好勉信, 藤原均, 品川裕之
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第138回総会・講演会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-10-31
• [学会発表] GAIAを用いた電離圏擾乱予測, (2015)
  • 著者名/発表者名: 品川 裕之, 陣 英克, 三好 勉信, 藤原 均, 横山 竜宏
  • 学会等名: STEシミュレーション研究会
  • 発表場所: 京都大学（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-09-29
• [学会発表] Estimation of occurrence probability of plasma bubbles using GAIA (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinagawa, H., H. Jin, Y. Miyoshi, H. Fujiwara, and T. Yokoyama
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 12th Annual Meeting
  • 発表場所: Suntec City, Singapore
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会
• [学会発表] Impact of stratospheric sudden warming on the general circulation in the MLT region simulated by a whole atmosphere model (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, Y., H. Fujiwara, H. Jin,H. Shinagawa
  • 学会等名: 26th IUGG General Assembly
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2015-06-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Long-term trend of the mesosphere and thermosphere simulated by a whole atmsopehre-ionsophere coupled model (GAIA) (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, Y., H. Jin, H. Fujiwara, H. Shinagawa
  • 学会等名: 26th IUGG General Assembly
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2015-06-22
  • 国際学会
• [学会発表] 極域熱圏・電離圏の基本構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤原均，三好勉信，陣英克，品川裕之,野澤悟徳, 小川泰信，片岡龍峰
  • 学会等名: 日本地球惑星科学関連学会連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] GAIAを用いたスポラディックE層出現特性の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 品川裕之, 三好勉信，陣英克, 藤原均
  • 学会等名: 日本地球惑星科学関連学会連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] Introduction of long-term whole atmosphere-ionosphere simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: 陣英克, 三好勉信，藤原均，品川裕之, 松尾 朋子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学関連学会連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] Long-term trend of the thermosphere caused by anthropogenic increase of greenhouse gasses simulated by the GAIA (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, Y., H. Jin, H. Fujiwara, H. Shinagawa
  • 学会等名: 北極科学サミット週間（ASSW）2015
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-04-23
  • 国際学会
• [学会発表] Day-to-day and seasonal variations of thermosphere and ionosphere reproduced in the longterm (2015)
  • 著者名/発表者名: Hidekatsu Jin, Yasunobu Miyoshi，Hitoshi Fujiwara，Hiroyuki Shinagawa
  • 学会等名: The 3rd AOSWA workshop
  • 発表場所: The LUIGANS Spa & Resort, Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-05
• [学会発表] 大気圏電離圏結合モデル（GAIA）へのNCAR-DARTの 導入について (2015)
  • 著者名/発表者名: 陣 英克, 三好勉信, 藤原均, 品川裕之, 松尾朋子
  • 学会等名: 統計数理研究所共同研究集会「電離圏・磁気圏モデリングとデータ同化」
  • 発表場所: 統計数理研究所、東京都
  • 年月日: 2015-01-09
• [学会発表] 大気圏電離圏モデルデータを用いた大気潮汐によるダイナモ電場の日々および季節変動の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 陣 英克, 三好 勉信, 藤原 均, 品川 裕之
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第136回総会・講演会
  • 発表場所: 信州大学、長野県
  • 年月日: 2014-10-31 – 2014-11-03
• [学会発表] 大気圏電離圏結合モデル（GAIA）の詳細と利用について (2014)
  • 著者名/発表者名: 陣 英克, 三好 勉信, 藤原 均, 品川 裕之
  • 学会等名: 中間圏・熱圏・電離圏（MTI）研究会
  • 発表場所: 情報通信研究機構、東京都
  • 年月日: 2014-09-22 – 2014-09-23
• [学会発表] Effects of Realistic Lower Atmospheric Forcing on Ionospheric Variability Studied with a Long-term Whole Atmosphere-Ionosphere Coupled Simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Jin, H., Y.Miyoshi, H.Fujiwara, and H. Shinagawa
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 11th Annual Meeting (AOGS 2014)
  • 発表場所: Royton Sapporo, Hokkaido, Japan
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
  • 招待講演
• [学会発表] A Realistic Whole Atmosphere-Ionosphere Modeling and Collaboration with Observations (2014)
  • 著者名/発表者名: 陣 英克, 三好 勉信, 藤原 均, 品川 裕之, 松尾 朋子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学関連学会連合大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] Ionospheric Response to Stratospheric Sudden Warming Studied by Realistic Whole Atmosphere-Ionosphere Coupled Simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Hidekatsu Jin, Yasunobu Miyoshi, Huixin Liu, Hitoshi Fujiwara, Hiroyuki Shinagawa
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉県幕張市 幕張メッセ
• [学会発表] ISS-IMAP観測との連携研究への期待：大気上下結合モデリングの観点より (2013)
  • 著者名/発表者名: 陣英克、三好勉信、藤原均、品川裕之
  • 学会等名: 日本地球惑星連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉県幕張市 幕張メッセ
  • 招待講演
• [学会発表] 気象データ入力によるGAIA モデル長期シミュレーションとIMAP との連携 (2013)
  • 著者名/発表者名: 陣英克, 三好勉信, 藤原均, 品川裕之
  • 学会等名: 平成25年度名大STE研研究集会「宇宙空間からの超高層大気撮像観測と地上観測、モデリングとの結合に関する研究集会」
  • 発表場所: 東京都小金井市 情報通信研究機構
• [学会発表] Ionosphere-Thermosphere System Response to Lower Atmospheric Variability Studied by a Whole Atmosphere-Ionosphere Coupled Model (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Jin, Y. Miyoshi, H. Fujiwara, and H. Shinagawa
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) Annual Meeting
  • 発表場所: Brisbane Convention & Exhibition Centre, Australia
  • 招待講演
• [学会発表] 気象データを取り入れた大気圏-電離圏モデリングの試みと課題について (2013)
  • 著者名/発表者名: 陣 英克，三好 勉信，藤原 均，品川 裕之
  • 学会等名: 名古屋大学太陽地球環境研究所研究集会「STEシミュレーション研究会」
  • 発表場所: 名古屋大学，愛知県
• [学会発表] Comparison between GAIA model and COSMIC-TIMED/SABER observations: stratospheric warming event in 2009 (2012)
  • 著者名/発表者名: 陣英克，三好勉信，Dora Pancheva，Plamen Mukhtarov，藤原均，品川裕之
  • 学会等名: 地球惑星科学関連学会連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ, 千葉県
• [学会発表] Tidal variability during stratospheric sudden warming in 2009: Comparison between GAIA model and COSMIC and TIMED/SABER observations (2012)
  • 著者名/発表者名: Jin, H., Y. Miyoshi, D. Pancheva, P. Mukhtarov, H. Fujiwara, H.Shinagawa
  • 学会等名: the 39th COSPAR Scientific Assembly
  • 発表場所: Infosys Training Centre, Mysore, India
  • 招待講演
• [学会発表] Possible Contribution of Whole Atmosphere-Ionosphere Coupled Model to Space Weather Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Jin, H., Y. Miyoshi, H. Fujiwara, H. Shinagawa, K. Terada
  • 学会等名: the AOGS-AGU (WPGM) Joint Assembly
  • 発表場所: Resorts World Convention Centre, Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] 長期シミュレーションによる成層圏昇温時の電離圏変動メカニズムの研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 陣英克, 三好勉信, 藤原均, 品川裕之，村田健史
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第132回総会・講演会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター，北海道
  • 招待講演
• [学会発表] GAIAモデルの現状と今後：ISS-MAP観測データ利用 モデリングの視点より (2012)
  • 著者名/発表者名: 陣英克，三好勉信，藤原均，品川裕之
  • 学会等名: 名古屋大学太陽地球環境研究所研究集会「宇宙空間からの超高層大気撮像観測と地上観測，モデリングとの結合に関する研究集会」
  • 発表場所: 京都大学，京都府
• [図書] CQ ham radio誌（CQ出版社） 2015年 3月号 「宇宙天気入門 電離圏観測データの読み方 編」 (2015)
  • 著者名/発表者名: 陣 英克
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: CQ出版社