3地点からの全天大気光撮像による極冠域電離圏広域イメージング観測

• 研究課題/領域番号: 26302006
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 海外学術
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 細川 敬祐 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (80361830)
• 研究分担者: 田口 聡 京都大学, 理学研究科, 教授 (80251718)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円); 2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 電離圏 / 夜間大気光 / 北極域 / ポーラーキャップパッチ / 極冠域電離圏 / 極冠パッチ / 極冠オーロラ / 大気光観測 / 極冠域 / 測位誤差 / 超高層物理学 / 超高層大気環境 / 地球電磁気 / 超高層大気物理学

研究成果の概要

カナダ北極域のイウレカに全天大気光イメージャを設置することによって，ノルウェーのスバールバル，カナダのレゾリュートベイに既設のイメージャと組み合わせた極冠域電離圏の広域撮像を可能にした．得られた大気光データを用いて，1) 極冠パッチの空間構造がプラズマ不安定によって形作られていること，2) 極冠パッチが昼間側カスプ領域で発生する極方向に伝搬するオーロラと密接に関連して生成されていること，3) 極冠パッチの発生頻度に見られる日変化，季節変化が地理極と地磁気極の間のオフセットによって決定されていること，4) 安価な大気光イメージャでポーラーキャップパッチの撮像が可能であることを示した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

緯度が 80 度を超える極冠域の電離圏に見られる擾乱現象の一つである「ポーラーキャップパッチ」の空間構造や時間変動を決定している要因を明らかした．これは，電離圏密度の乱れが衛星測位システムに与える影響を評価するための基盤情報として活用することができる．また，ポーラーキャップパッチの発生頻度の日変化や季節変化も統計的に明らかにした．この情報を用いることで，ポーラーキャップパッチの発生が測位に与える影響を予測することが可能になっている．

研究成果

• [国際共同研究] トロント大学/ダルハウジー大学/ニューブランズウィック大学(カナダ)
• [国際共同研究] オスロ大学/スバールバル大学(ノルウェー)
• [国際共同研究] トロント大学/ダルハウジー大学/ニューブランズウィック大学(カナダ)
• [国際共同研究] オスロ大学/スバールバル大学(ノルウェー)
• [国際共同研究] トロント大学/ダルハウジー大学/ニューブランズウィック大学(カナダ)
• [国際共同研究] オスロ大学/スバールバル大学(ノルウェー)
• [国際共同研究] トロント大学/ダルハウジー大学/ニューブランズウィック大学(カナダ)
• [国際共同研究] オスロ大学/スバールバル大学(ノルウェー)
• [雑誌論文] Aurora in the Polar Cap: A Review (2020)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa Keisuke、Kullen Anita、Milan Steve、Reidy Jade、Zou Ying、Frey Harald U.、Maggiolo Romain、Fear Robert
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 216 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1007/s11214-020-0637-3
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Development of low-cost multi-wavelength imager system for studies of aurora and airglow (2020)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Imaging of polar cap patches with a low-cost airglow camera: pilot observations in Svalbard, Norway (2019)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa Keisuke、Ogawa Yasunobu、Taguchi Satoshi
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 71 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1186/s40623-019-1094-7
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Airglow Patches in the Polar Cap Region: A Review (2019)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa Keisuke、Zou Ying、Nishimura Yukitoshi
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 215 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1007/s11214-019-0616-8
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Horizontal profile of a moving red line cusp aurora (2017)
  • 著者名/発表者名: Taguchi, S., Y. Chiba, K. Hosokawa, and Y. Ogawa
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research Space Physics 巻: 123 ページ: 3509-3525
  • DOI: 10.1002/2016ja023115
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Periodic creation of polar cap patches from auroral transients (2016)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, K., S. Taguchi, and Y. Ogawa
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 122 ページ: 5639-5652
  • DOI: 10.1002/2015ja022221
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Edge of polar cap patches (2016)
  • 著者名/発表者名: Taguchi, S., K. Hosokawa, and Y. Ogawa
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 121 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1002/2015ja021960
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Investigation of inter hemispheric asymmetry of polar cap patch occurrence (2018)
  • 著者名/発表者名: 香川亜希子, 細川敬祐, 小川泰信, 門倉昭, 海老原祐輔, 陣英克, 塩川和夫, 大塚雄一
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会
• [学会発表] Relationship between the By component of Interplanetary Magnetic Field and occurrence of polar cap patches (2018)
  • 著者名/発表者名: 永田倫太郎, 細川敬祐, 塩川和夫, 大塚雄一
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会
• [学会発表] Interhemispheric asymmetry of polar cap patches: Effect of offset between the geographic and magnetic poles (2018)
  • 著者名/発表者名: Kagawa A., K. Hosokawa, Y. Ogawa, A. Kadokura, Y. Ebihara, H. Jin, K. Shiokawa and Y. Otsuka
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] 磁気北極付近における大気光観測を用いた CME, CIR 発生時に伴う極冠パッチの性質 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡村紀，細川敬祐，塩川和夫，田口聡，大塚雄一，小川泰信
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会
• [学会発表] 全天大気光イメージャとSwarm 衛星を用いた極冠オーロラ近傍の電流系に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山内淑寛，細川敬祐，大谷晋一，塩川和夫，大塚雄一
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会
• [学会発表] カナダのイウレカで観測される極冠パッチの統計的性質: UT, 季節，IMF By 依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 永田倫太郎，細川敬祐，塩川和夫，大塚雄一
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会
• [学会発表] 磁気北極付近における極冠パッチの光学観測: 発光強度の UT, IMF By 依存性について (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡村紀，細川敬祐，塩川和夫，田口聡，大塚雄一，小川泰信
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-11-19
• [学会発表] Sun-aligned arc の運動メカニズム再考: 3 台の全天カメラと短波レーダーによる観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村洋太，細川敬祐，塩川和夫，田口聡，大塚雄一，小川泰信
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-11-19
• [学会発表] Responses of Polar Cap Ionosphere to Successive CMEs in December 2014: 5 days Continuous Monitoring with Two All-sky Imagers (2015)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, K., S. Taguchi, K. Shiokawa, Y. Ogawa and Y. Otsuka
  • 学会等名: Asia-Oceania Geoscience Society (AOGS) 12th Annual General Meeting
  • 発表場所: シンガポール（シンガポール）
  • 年月日: 2015-08-03
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Stagnation of a polar cap patch and decay of the accompanying plasma irregularities (2015)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, K., J. I. Moen, J.-P. St-Maurice, K. Shiokawa, and Y. Otsuka
  • 学会等名: SuperDARN Workshop and Annual Meeting 2015
  • 発表場所: レスター（イギリス）
  • 年月日: 2015-06-01
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Ground and satellite observations of multiple auroral arcs in the duskside polar cap region (2014)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, K., R. Maggiolo, Y. Zhang, R. Fear, D. Fontaine, J. Cumnock, A. Kullen, S. E. Milan, A. Kozlovsky, M. Echim and K. Shiokawa
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] Creation of polar cap patches (2014)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, K., S. Taguchi and Y. Ogawa
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
  • 招待講演
• [学会発表] Global imaging of polar cap patches (2014)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, K., S. Taguchi, K. Shiokawa, Y. Otsuka and Y. Ogawa
  • 学会等名: Asia-Oceania Geoscience Society (AOGS) 11th Annual General Meeting
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [図書] 極地: 特集「オーロラの謎と魅力」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 細川敬祐（分担執筆）
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 日本極地研究振興会