サブストーム回復相における極域熱圏でのエネルギー収支の解明

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K05569
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 大山 伸一郎 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 講師 (20444424)
• 研究期間 (年度): 2016-10-21 – 2019-03-31
• キーワード: オーロラ / 磁気嵐 / 熱圏 / 電離圏

研究実績の概要

オーロラ活動による極域の熱圏大気変動は磁気圏－電離圏－熱圏結合研究における重要な課題の一つである。近年の我々の研究により、サブストーム回復相の後半に現れる、形状変化が緩やかな東進性脈動オーロラパッチの明暗境界あるいは暗部に、既知の物理機構では理解できないほどの振幅を持つ下部熱圏風速が発見された。この運動エネルギーの増加量は電離圏対流電場がつくるジュール加熱エネルギー量の百倍以上であった。本研究活動の目的は，この風速変動の発生機構を探るべく、欧州非干渉散乱（EISCAT）レーダー、高感度カメラ・ファブリペロー干渉計(FPI)等の光学装置による精密探査を実施し，電離圏微細構造と熱圏風速変動の共存の背後にあるエネルギー収支を理解するための理論研究を行い、測定結果と比較して風速変動の発生機構を解明することである。
脈動オーロラパッチ周辺の熱圏風速変動を含む複数イベントを解析し，これまでに２編の論文を発表した．これにより本現象の普遍性および発生する状況を示すことができた．しかし風速変動の発生機構が未解明である．パッチ周辺の電離圏精密観測を実施することで電子密度や電場の空間分布を把握することが本質的に重要と考えている．そこで，2016/9から2017/4にかけてFPI，EISCAT, 高感度カメラを用いた脈動オーロラパッチ測定を多数実施した．別予算で購入した高速撮影カメラを新たに設置し，より詳細なオーロラ輝度変動を測定することで，精密観測データを多数取得した．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2016/9から2017/4の冬期暗夜期間にノルウェートロムソに設置したFPI, 高感度／高速撮影全天カメラ, EISCATレーダーを用いて観測を実施した．FPIは下部熱圏高度を高速測定するモードを改良した下部・上部熱圏の双方を測定できる新しいモードを利用した．Oyama et al. (AnGeo, 2010; JGR, 2016)で示された結果の追試を行うことができるデータを取得することができた．

今後の研究の推進方策

2016/9から2017/4の冬期暗夜期間に取得したデータを解析し，理論的考察を進める．冬期には光学装置・EISCAT・衛星を用いた観測実験を行う．随時，解析結果をまとめて学会・論文発表を行う．

次年度使用額が生じた理由

追加内定の連絡が2016/10末と遅かったため．

次年度使用額の使用計画

本研究活動で主に用いる観測装置の維持・運用のための北欧渡航費，学会発表旅費，観測データを保存するためのストレージ購入費に使用する予定．

研究成果

• [国際共同研究] GI UAF(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: GI UAF
• [国際共同研究] University of Oulu(フィンランド)
  • 国名: フィンランド
  • 外国機関名: University of Oulu
• [雑誌論文] Mesospheric ozone destruction by high-energy electron precipitation associated with pulsating aurora (2016)
  • 著者名/発表者名: Esa Turunen, Antti Kero, Pekka T. Verronen, Yoshizumi Miyoshi, Shin-Ichiro Oyama, and Shinji Saito
  • 雑誌名: Jounal of Geophysical Research 巻: 121 ページ: 11852-11861
  • DOI: 10.1002/2016JD025015
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Thermospheric Nocturnal Wind Climatology Observed by Fabry-Perot Interferometers over the Asia-Oceania Region (2016)
  • 著者名/発表者名: Akiyo YATAGAI and Shin-ichiro OYAMA
  • 雑誌名: Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II 巻: 94 ページ: 525-536
  • DOI: 10.2151/jmsj.2016-026
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Lower-thermospheric wind variations in auroral patches during the substorm recovery phase (2016)
  • 著者名/発表者名: Oyama, S., Kazuo Shiokawa, Yoshizumi Miyoshi, Keisuke Hosokawa, Brenton J. Watkins, Junichi Kurihara, Takuo T. Tsuda, and Christopher T. Fallen
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall meeting 2016
  • 発表場所: 米国・サンフランシスコ
  • 年月日: 2016-12-12 – 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] サブストーム回復相における脈動オーロラパッチと下部熱圏風速変動 (2016)
  • 著者名/発表者名: Oyama, S., Kazuo Shiokawa, Yoshizumi Miyoshi, Keisuke Hosokawa , Brenton J. Watkins, Junichi Kurihara, Takuo T. Tsuda , and Christopher T. Fallen
  • 学会等名: 第140回 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • 発表場所: 博多
  • 年月日: 2016-11-20 – 2016-11-23