太陽嵐の発生機構の解明と予測

2019 年度 実績報告書

• 研究領域: 太陽地球圏環境予測：我々が生きる宇宙の理解とその変動に対応する社会基盤の形成
• 研究課題/領域番号: 15H05814
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 一本 潔 京都大学, 理学研究科, 教授 (70193456)
• 研究分担者: 花岡 庸一郎 国立天文台, 太陽観測科学プロジェクト, 准教授 (10238040) ; 清水 敏文 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (60311180) ; 草野 完也 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (70183796)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 太陽フレア / 宇宙天気 / コロナ / コロナ質量放出 / プロミネンス / 太陽風 / 太陽磁場

研究実績の概要

本計画研究では、爆発に至る太陽面磁場の発達過程から、噴出するプロミネンスの運動、およびそれに伴って発生するコロナ中の衝撃波と質量放出（CME）を全国の関連機関が連携して観測し、電磁流体方程式に基づく数値モデルでこれらを再現することによって、地球を襲う太陽嵐を実時間予測する方法論と、確度の高いフレア発生予測スキームの開発を目指している。R1年度も引き続き、ひので衛星による光球磁場観測、国立天文台のフィラメント磁場観測、京大飛騨天文台のプロミネンス放出速度観測、NICT山川観測所の電波バースト観測、名大惑星間シンチレーション観測システム（IPS）による太陽風の観測を順調に実施したが、太陽活動の低下に伴い太陽嵐現象の発生頻度は低下している。しかしこれまでに蓄積されたデータを用いて、以下のような太陽嵐予報の実用化に向けた研究が進展した。非線形フォースフリー磁場モデルに基づき磁気中性線における磁場の捻れに関連付けられたパラメータが、数時間のリードタイムで大きなフレアの発生予測に有効であることを検証し、予測システムに実装する道筋を明らかにした。また、深層学習によるフレア発生予測システムはNICTにて運用を開始し、IPSデータをCME伝搬モデルに同化することによるCME到達予測、及び電波バーストの自動検出についても予測システムへの実装を完了した。観測されたフィラメント放出の特徴量とCMEの発生有無の関係を調査し、またMHDモデルを用いてフィラメント噴出を再現することにより、CME発生予測に有益ないくつかの知見を得た。
2019年8月6～9日には東北大学において２回目の太陽高エネルギー粒子データ解析ワークショップを開催、3名の講師を海外から招き十数人の学生や若手研究者の参加を得て、CMEと太陽高エネルギー粒子の発生に関する統計解析をおこない、数編の論文執筆を進めた。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] NASA/MSFC/NorthWest Research Associates(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA/MSFC/NorthWest Research Associates
• [国際共同研究] PMOD/WRC(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: PMOD/WRC
• [国際共同研究] MSSL/Manchester University/Queen Mary University of London(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: MSSL/Manchester University/Queen Mary University of London
• [国際共同研究] キョンヒ大学(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: キョンヒ大学
• [雑誌論文] Comparative Study of Data-driven Solar Coronal Field Models Using a Flux Emergence Simulation as a Ground-truth Data Set (2020)
  • 著者名/発表者名: Toriumi Shin、Takasao Shinsuke、Cheung Mark C. M.、Jiang Chaowei、Guo Yang、Hayashi Keiji、Inoue Satoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 890 ページ: 103～103
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab6b1f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal Evolution of Spatially Resolved Individual Star Spots on a Planet-hosting Solar-type Star: Kepler-17 (2020)
  • 著者名/発表者名: Namekata Kosuke、Davenport James R. A.、Morris Brett M.、Hawley Suzanne L.、Maehara Hiroyuki、Notsu Yuta、Toriumi Shin、Ikuta Kai、Notsu Shota、Honda Satoshi、Nogami Daisaku、Shibata Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 891 ページ: 103～103
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab7384
  • 査読あり
• [雑誌論文] White-light Emission and Chromospheric Response by an X1.8-class Flare on 2012 October 23 (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Kyoko、Imada Shinsuke
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 891 ページ: 88～88
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab711b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrusion of Magnetic Peninsula Toward Neighboring Opposite Polarity Region that Triggers Largest Solar Flare in Solar Cycle 24 (2020)
  • 著者名/発表者名: Yumi Bamba, Satoshi Inoue, Shinsuke Imada
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 894 ページ: L29～L29
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab85ca
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Magnetohydrodynamic Relaxation Method for Non-force-free Magnetic Field in Magnetohydrostatic Equilibrium (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi Takahiro、Kusano Kanya、Inoue Satoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 247 ページ: 6～6
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ab64f2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectral Structures of Type II Solar Radio Bursts and Solar Energetic Particles (2020)
  • 著者名/発表者名: Iwai Kazumasa、Yashiro Seiji、Nitta Nariaki V.、Kubo Yuki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 888 ページ: 50～50
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab57ff
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Temporal and Spatial Scales in Coronal Rain Revealed by UV Imaging and Spectroscopic Observations (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, R.T., Katsukawa, Y., Antolin, P., and Toriumi, S.
  • 雑誌名: Solar Physics 巻: 295 ページ: 53～53
  • DOI: 10.1007/s11207-020-01617-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Serial Flaring in an Active Region: Exploring Why Only One Flare Is Eruptive (2020)
  • 著者名/発表者名: Woods Magnus M.、Inoue Satoshi、Harra Louise K.、Matthews Sarah A.、Kusano Kanya
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 890 ページ: 84～84
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab6bc8
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Comparison of Flare Forecasting Methods. IV. Evaluating Consecutive-day Forecasting Patterns (2020)
  • 著者名/発表者名: Park Sung-Hong、Leka K. D.、Kusano Kanya、 et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 890 ページ: 124～124
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab65f0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimating the Temperature and Density of a Spicule from 100 GHz Data Obtained with ALMA (2020)
  • 著者名/発表者名: Shimojo Masumi、Kawate Tomoko、Okamoto Takenori J.、Yokoyama Takaaki、Narukage Noriyuki、Sakao Taro、Iwai Kazumasa、Fleishman Gregory D.、Shibata Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 888 ページ: L28～L28
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab62a5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Temperature analysis of solar prominences by multi-wavelength observations (2020)
  • 著者名/発表者名: Okada Sanetaka、Ichimoto Kiyoshi、Machida Aki、Tokuda Satomi、Huang Yuwei、UeNo Satoru
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: － ページ: －
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nowcast and forecast of galactic cosmic ray (GCR) and solar energetic particle (SEP) fluxes in magnetosphere and ionosphere ? Extension of WASAVIES to Earth orbit (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato Tatsuhiko、Kataoka Ryuho、Shiota Daikou、Kubo Yuki、Ishii Mamoru、Yasuda Hiroshi、Miyake Shoko、Miyoshi Yoshizumi、Ueno Haruka、Nagamatsu Aiko
  • 雑誌名: Journal of Space Weather and Space Climate 巻: 9 ページ: A9～A9
  • DOI: 10.1051/swsc/2019006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solar Ultraviolet Bursts (2019)
  • 著者名/発表者名: P.R. Young, H. Tian, H. Peter, R.J. Rutten, C.J. Nelson, Z. Huang, B. Schmieder, G.J. Vissers, S. Toriumi, L.H.M.R, van, der Voort, M.S. Madjarska, S. Danilovic, A. Berlicki, L.P. Chitta, M.C.M. Cheung, C. Madsen, K.P. Reardon, Y. Katsukawa, P. Heinzel
  • 雑誌名: Space Science Review 巻: 214 ページ: 120～120
  • DOI: 10.1007/s11214-018-0551-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Lifetimes and Emergence/Decay Rates of Star Spots on Solar-type Stars Estimated by Kepler Data in Comparison with Those of Sunspots (2019)
  • 著者名/発表者名: Namekata Kosuke、Maehara Hiroyuki、Notsu Yuta、Toriumi Shin、Hayakawa Hisashi、Ikuta Kai、Notsu Shota、Honda Satoshi、Nogami Daisaku、Shibata Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 871 ページ: 187～187
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaf471
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flare-productive active regions (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Toriumi, H. Wang
  • 雑誌名: Living Reviews in Solar Physics 巻: 16 ページ: 3～3
  • DOI: 10.1007/s41116-019-0019-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spontaneous Generation of δ-sunspots in Convective Magnetohydrodynamic Simulation of Magnetic Flux Emergence (2019)
  • 著者名/発表者名: Toriumi Shin、Hotta Hideyuki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 886 ページ: L21～L21
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab55e7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a coronal mass ejection arrival time forecasting system using interplanetary scintillation observations (2019)
  • 著者名/発表者名: Iwai, Kazumasa, Shiota, Daikou, Tokumaru, Munetoshi, Fujiki, Ken'ichi, Den, Mitsue, Kubo, Yuki
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 71 ページ: 39～39
  • DOI: 10.1186/s40623-019-1019-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small-scale motions in solar filaments as the precursors of eruptions (2019)
  • 著者名/発表者名: Seki Daikichi、Otsuji Kenichi、Isobe Hiroaki、Ishii Takako T、Ichimoto Kiyoshi、Shibata Kazunari
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 56～56
  • DOI: 10.1093/pasj/psz031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of non-steady Petschek-type reconnection with uniform resistivity (2019)
  • 著者名/発表者名: Shibayama Takuya、Kusano Kanya、Miyoshi Takahiro、Bhattacharjee Amitava
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 26 ページ: 032903～032903
  • DOI: 10.1063/1.5084771
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Comparison of Flare Forecasting Methods. III. Systematic Behaviors of Operational Solar Flare Forecasting Systems (2019)
  • 著者名/発表者名: Leka K. D.、Park Sung-Hong、Kusano Kanya、 et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 881 ページ: 101～101
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab2e11
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Comparison of Flare Forecasting Methods. II. Benchmarks, Metrics, and Performance Results for Operational Solar Flare Forecasting Systems (2019)
  • 著者名/発表者名: Leka K. D.、Park Sung-Hong、Kusano Kanya、 et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 243 ページ: 36～36
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ab2e12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supergranular turbulence in the quiet Sun: Lagrangian coherent structures (2019)
  • 著者名/発表者名: Chian Abraham C-L、Silva Suzana S A、Rempel Erico L、Gosic Milan、Bellot Rubio Luis R、Kusano Kanya、Miranda Rodrigo A、Requerey Iker S
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 488 ページ: 3076～3088
  • DOI: 10.1093/mnras/stz1909
  • 査読あり
• [雑誌論文] Onset Mechanism of M6.5 Solar Flare Observed in Active Region 12371 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kang Jihye、Inoue Satoshi、Kusano Kanya、Park Sung-Hong、Moon Yong-Jae
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 887 ページ: 263～263
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab5582
  • 査読あり
• [雑誌論文] Achievements of Hinode in the first eleven years (2019)
  • 著者名/発表者名: Hinode Review Team、including Shimizu Toshifumi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: R1～R1
  • DOI: 10.1093/pasj/psz084
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic Processes of the Moreton Wave on 2014 March 29 (2019)
  • 著者名/発表者名: Cabezas Denis P.、Asai Ayumi、Ichimoto Kiyoshi、Sakaue Takahito、UeNo Satoru、Ishitsuka Jos? K.、Shibata Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 883 ページ: 32～32
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab3a35
  • 査読あり
• [学会発表] Achievement of the Group A02; Solar Storm Prediction (2020)
  • 著者名/発表者名: Kiyoshi Ichimoto
  • 学会等名: PSTEP-4 & ISEE-2
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dual-passband imaging system for study of fine scale dynamics (2020)
  • 著者名/発表者名: Kiyoshi Ichimoto
  • 学会等名: APSPM-5
  • 国際学会
• [学会発表] Astronomical Observatory of Kyoto University and Recent Activity of Space Weather Research in Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Kiyoshi Ichimoto
  • 学会等名: International Symposium on Solar Physics (San Luis Gonzaga Univ./ Peru)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Physics-Based Prediction of Imminent Giant Solar Flares (2020)
  • 著者名/発表者名: Kanya Kusano
  • 学会等名: PSTEP-4 & ISEE-2
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Solar-C_EUVST mission and future strategy in Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, T.
  • 学会等名: 5th Asian Pacific Solar Physics Meeting (APSPM)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 2030年代まで見すえた長期的な太陽研究の青写真 (2020)
  • 著者名/発表者名: 清水敏文
  • 学会等名: 太陽研連シンポジウム「太陽研究の現状と将来展望」
  • 招待講演
• [学会発表] Solar Polarimetry System with a Large Format Infrared Detector (2020)
  • 著者名/発表者名: Hanaoka, Y., Katsukawa, Y., Morita, S., Kamata, Y., Ishizuka, N.
  • 学会等名: PSTEP-4 Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 地上シノプティック観測国際ネットワークの紹介と日本の対応 (2020)
  • 著者名/発表者名: 花岡庸一郎
  • 学会等名: 太陽研連シンポジウム
• [学会発表] 静穏領域水平磁場の太陽周期依存性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 花岡庸一郎, 赤外マグネトグラフグループ
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] Progress of solar projects in Japan and future collaboration with Korea (2019)
  • 著者名/発表者名: Kiyoshi Ichimoto
  • 学会等名: Coronagraph workshop(Konjiam 韓国)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Temperature analysis of solar prominences by multi-wavelength observations (2019)
  • 著者名/発表者名: Kiyoshi Ichimoto
  • 学会等名: Hinode-13
  • 国際学会
• [学会発表] Study on the predictability of imminent giant solar flares based on the analysis of triggered instability (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanya Kusano
  • 学会等名: EGU 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Study on the predictability of imminent giant solar flares based on the theory of double-arc instability (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanya Kusano
  • 学会等名: JpGU 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 太陽地球圏環境変動の原因としての太陽活動のシミュレーション研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 草野完也、堀田英之
  • 学会等名: JpGU 2019
  • 招待講演
• [学会発表] Toward the physics-based prediction of solar storm (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanya Kusano
  • 学会等名: VarSITI 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Predictability of Solar Flares Based on Satellite Observations and Magnetohydrodynamic Instability Models (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanya Kusano
  • 学会等名: Hinode-13/IPELS 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] STEプラズマシミュレーションの課題と展望 (2019)
  • 著者名/発表者名: 草野完也
  • 学会等名: STEシミュレーション研究会ー計算プラズマ物理の新潮流ー
  • 招待講演
• [学会発表] 太陽地球圏環境予測プロジェクト（PSTEP） 宇宙天気の理解と予測の相乗的発展を目指して (2019)
  • 著者名/発表者名: 草野完也
  • 学会等名: 第146回 SGEPSS総会および講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Prediction of Space Weather (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanya Kusano
  • 学会等名: Forum of U.S.-Japan Alliance in a New Space Age: Back to the Moon
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The brief summary of PSTEP activities & Physics-based prediction of giant solar flares and CMEs (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanya Kusano
  • 学会等名: Korea-Japan Space Weather Workshop 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Physics-Based Prediction of Imminent Giant Solar Flares and CMEs (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanya Kusano
  • 学会等名: Astrophysical and Solar MHD Workshop at RIMS
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] International Actions of the Project for Solar-Terrestrial Environment Prediction (PSTEP) in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanya Kusano
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Physics-Based Prediction of Imminent Giant Solar Flares (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanya Kusano
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 物理モデルに基づくフレア発生予測とその発展について (2019)
  • 著者名/発表者名: 草野完也
  • 学会等名: PSTEP・ISEE 研究集会「太陽地球圏環境予測のためのモデル研究の展望」第4 回
  • 招待講演
• [学会発表] What contributions can be made with recent solar observations for the inner heliosphere investigations? (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, T.
  • 学会等名: New perspective of inner heliosphere studies ? Toward Solar Cycle 25 -
  • 国際学会
• [学会発表] Development of an Infrared Camera Using a Hawaii-2RG Detector for Solar Polarimetry (2019)
  • 著者名/発表者名: Hanaoka, Y., Katsukawa, Y., Morita, S., Kamata, Y., Ishizuka, N.
  • 学会等名: The 9th Solar Polarization Workshop SPW9
  • 国際学会
• [学会発表] 黒点の出現態様に見える太陽の長期活動変動と、基礎データ整備 (2019)
  • 著者名/発表者名: 花岡庸一郎, 桜井 隆, 伊集朝哉
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [備考] 太陽地球環境予測
  • URL: http://www.pstep.jp/
• [備考] SMART (京都大学飛騨天文台)
  • URL: http://www.hida.kyoto-u.ac.jp/SMART/T1.html
• [備考] 山川電波観測リアルタイムデータ(NICT 宇宙天気情報センター)
  • URL: http://sunbase.nict.go.jp/solar/denpa/realtime_ymg.html
• [備考] 太陽活動データベース(国立天文台 太陽観測科学プロジェクト 三鷹太陽地上観測)
  • URL: http://solarwww.mtk.nao.ac.jp/jp/database.html
• [備考] 太陽観測衛星「ひので」(国立天文台 太陽観測科学プロジェクト)
  • URL: https://hinode.nao.ac.jp/