北極域における中層大気・熱圏の力学的結合

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11208205
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 麻生 武彦 国立極地研究所, 北極圏環境研究センター, 教授 (10026255)
• 研究分担者: 佐藤 夏雄 国立極地研究所, 情報科学センター, 教授 (50132709) ; 岡野 章一 東北大学, 理学研究科, 教授 (10004483) ; 江尻 全機 国立極地研究所, 研究系, 教授 (30013692) ; 佐藤 薫 国立極地研究所, 北極圏環境研究センター, 助教授 (90251496) ; 藤井 良一 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (00132712)
• キーワード: EISCATレーダー / 大気光・オーロラ光学観測 / 流星レーダー / 大気潮汐波・重力波 / 中層大気 / 電磁圏ダイナミックス / オーロラ大気光トモグラフィ / 数値モデリング

研究概要

本年度はスバルバール・ロングイヤビンのオーロラステーションに、データ収集・アーカイブシステム用サーバーシステムの新設を行い、より確実な北極超高層ダイナミックス観測データの集積により効率的な総合解析を進める体制を構築した。個々のテーマの研究実績は以下の通りである。
(1)EISCATレーダー:
EISCATレーダーによる電磁気圏及び中層大気観測、EISCATヒーティングや地上光学同時キャンペーン観測を行い、極域大気ダイナミックスとプラズマと中性粒子のカップリング、イオンダイナミックスなどの諸問題が考究されたこのなかで、イオン流出の原因となるイオン加熱機構や100m/sを超える沿磁力線方向のイオンの運動等について、またE層高度でのイオン・中性温度構造、緯度構造のスケールなどについて知見を得た
(2)流星レーダー:
流星レーダー観測で得られた長期間連続観測データについて、同じ緯度帯の環北極域や南北共役点である南極域でのレーダー観測データを総合して、東西波数、直接励起、ノンマイグレーティング、南北対称・非対称、非線型結合、季節変動等の視点で解析を行った。また、SSRレーダー(MST)との同時観測結果との比較も併せて行ったほか2002年4月の大きな地磁気擾乱の中性風への力学的結合についても検討した
(3)HFレーダー:
HFレーダーによる熱圏・電磁圏ダイナミックス、流星跡観測モードでの熱圏下部の風、PMSEの観測ならびにデータ解析が行われ、また南北両極SuperDARNレーダー網を利用できる流星観測ソフトウェアの開発を行なったGEOTAIL、トロムソEISCATレーダーとヒータとSuperDARNレーダーの会合観測では、地磁気脈動につき、周期の異なるPc脈動が観測されるという興味ある結果を得た
(4)オーロラ大気光スペクロトグラフ:
オーロラ大気光スペクトログラフによる酸素イオン発光とEISCATレーダーの同時観測データによる粒子降下による電離圏変動の対応につき、オーロラ輝線のスペクトル観測とモデル計算によるオーロラ発光との比較から、オーロラ中の酸素イオン発光は低エネルギー電子による酸素原子の直接電離・励起によって発光していることを確かめた。
(5)ALISによるオーロラ・大気光観測:
ALISとEISCATヒーテイング、EISCATレーダーの同時観測による励起大気光の多点観測とプラズマ測定をもとに、励起過程の解析が行われ、HFポンプ周波数とジャイロ高調波の一致が励起するプラズマの乱れや、557.7nmと630nmの励起強度比と非熱的電子の寄与などにつき知見を得た
(6)数値モデリングと総合解析:
大気潮汐データについて、米国NCARで開発中のWACCMモデルとの比較検討などが進められた。

研究成果

• [文献書誌] Gustavsson, B., Brandstrom, B.U.E., Steen, A., Sergienko, T., Leyser, T.B., Rietveld, M.T., Aso, T., Ejiri, M.: "Nearly simultaneous images of HF-pump enhanced airglow at 6300 A and 5577 A"Geophys.Res.Letters. 29(24). 73-1-73-4 (2002)
• [文献書誌] Hall, C.M., T.Aso, M.Tsutsumi: "An examination of high latitude upper mesosphere dynamic stability using the Nippon/Norway Svalbard Meteor Radar"Geophysical Research Letters. 29(8). 121-1-121-3 (2002)
• [文献書誌] Hall, C.M., B.O.Husoy, T.Aso, M.Tsutsumi: "The Nippon/Norway Svalbard Meteor Radar : First results of small-scale structure observations"Chinese J.Polar Science. 13(1). 47-54 (2002)
• [文献書誌] Nozawa, S., A.Brekke, A.Manson, C.Hall, C.Meek, K.Morise, S.Oyama, K.Dobashi, R.Fujii: "A comparison study of the auroral E region neutral winds derives by the EISCAT UHF radar and the Tromso MF radar"J.Geophys.Res.. 107. SIA29-1-SIA29-20 (2002)
• [文献書誌] K.Sato, T.J.Dunkerton: "Layered structure associated with low potential vorticity near tropopause seen in high-resolution radio sonde over Japan"J.Atmos.Sci.. 59(19). 2782-2800 (2002)
• [文献書誌] Akira Sessai Yukimatu, Masaki Tsutumi: "A new SuperDARN meteor wind measurement : Raw time series analysis method of and its application to mesopause region dynamics"Geophys.Res.Lett.. 29. 42-1-42-4 (2002)