極域中間圏冬期エコーの生成解明を通して探る大気素過程の研究

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02969
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 堤 雅基 国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (80280535)
• 研究分担者: 西村 耕司 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (60455475)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 中間圏下部熱圏 / 大気重力波 / 大気乱流 / 極中間圏夏期エコー / 極中間圏冬期エコー / PANSYレーダー / MFレーダー

研究実績の概要

前年度までに南極昭和基地大型大気レーダー（PANSYレーダー）を使って開発した乱流強度推定手法を用いて、中間圏における乱流強度推定を行った。成層圏突然昇温現象が中間圏の乱流強度に与える影響を評価し論文発表した。また、対流圏・成層圏において、PANSYレーダーの高機能観測能力（周波数領域干渉計）を生かした高空間分解能観測を実施し、乱流構造を可視化した解析を行い論文発表した。さらに、対流圏・成層圏領域における大気重力波活動度を解析し、波動エネルギーの間欠性の季節変化についての新しい知見を得て論文発表した。波動エネルギーの間欠性は、小スケール波動を陽に解析することが困難なモデル大気へのインプットとして重要な情報となる。
サブストーム現象により地球大気外から振り込む高エネルギー粒子が中間圏領域の電離に与える影響を、PANSYレーダーや人工衛星など各種観測装置のデータを総合的に解析して評価し論文発表した。
中間圏から下部熱圏におけるPANSYレーダー観測を強化するため、通常の中間圏観測データから流星エコーを抽出して風速観測する手法を実用化した。2021年3月から連続観測を開始し、これまでに安定した風速データを2年以上に渡り取得した。
MFレーダーを利用した流星エコー観測手法の改良を行い、中間圏から下部熱圏領域ではこれまでに前例のない高さの時間・水平空間分解能を持つ風速観測手法を実現した。空間スケールの小さな乱流領域の解析につながる手法と考えている。招待講演として本手法紹介を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2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] Leibniz Institute of Atmospheric Physics(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Leibniz Institute of Atmospheric Physics
• [国際共同研究] UiT The Arctic University of Norway(ノルウェー)
  • 国名: ノルウェー
  • 外国機関名: UiT The Arctic University of Norway
• [雑誌論文] Characteristics of Gravity Wave Horizontal Phase Velocity Spectra in the Mesosphere Over the Antarctic Stations, Syowa and Davis (2023)
  • 著者名/発表者名: Kogure Masaru、Nakamura Takuji、Murphy Damian J.、Taylor Michael J.、Zhao Yucheng、Pautet Pierre‐Dominique、Tsutsumi Masaki、Tomikawa Yoshihiro、Ejiri Mitsumu K.、Nishiyama Takanori
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 128 ページ: ー
  • DOI: 10.1029/2022jd037751
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Kelvin‐Helmholtz Billows in the Troposphere and Lower Stratosphere Detected by the PANSY Radar at Syowa Station in the Antarctic (2023)
  • 著者名/発表者名: Minamihara Yuichi、Sato Kaoru、Tsutsumi Masaki
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 128 ページ: ー
  • DOI: 10.1029/2022jd036866
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mesospheric ionization during substorm growth phase (2022)
  • 著者名/発表者名: Murase Kiyoka他全27名、うち堤は9番目
  • 雑誌名: Journal of Space Weather and Space Climate 巻: 12 ページ: 18～18
  • DOI: 10.1051/swsc/2022012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Weakening of Polar Mesosphere Winter Echo and Turbulent Energy Dissipation Rates After a Stratospheric Sudden Warming in the Southern Hemisphere in 2019 (2021)
  • 著者名/発表者名: Kohma M.、Sato K.、Nishimura K.、Tsutsumi M.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 48 ページ: ー
  • DOI: 10.1029/2021gl092705
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Statistical Analysis of the Energy Dissipation Rate Estimated From the PMWE Spectral Width in the Antarctic (2020)
  • 著者名/発表者名: Kohma M.、Sato K.、Nishimura K.、Tsutsumi M.、Sato T.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 125 ページ: ー
  • DOI: 10.1029/2020jd032745
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intermittency of Gravity Waves in the Antarctic Troposphere and Lower Stratosphere Revealed by the PANSY Radar Observation (2020)
  • 著者名/発表者名: Minamihara Y.、Sato K.、Tsutsumi M.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 125 ページ: ー
  • DOI: 10.1029/2020jd032543
  • 査読あり
• [学会発表] [PEM15-12] High resolution wind observations based on MF radar meteor echo measurements in the northern and southern mid-to-high latitudes (2023)
  • 著者名/発表者名: Masaki Tsutsumi, Renkwitz Toralf, Chau Jorge
  • 学会等名: Japan Geoscience Union meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] MFレーダーを用いた流星エコー観測の新展開 (2023)
  • 著者名/発表者名: 堤 雅基
  • 学会等名: 京都大学 生存圏ミッションシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 昭和基地MFレーダーの流星エコー観測に基づく南極下部熱圏領域の大気重力波解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 堤 雅基
  • 学会等名: 第152回 SGEPSS総会および講演会
• [学会発表] STUDY OF GRAVITY WAVE ACTIVITIES IN A WIDE HEIGHT RANGE OF 60-110 KM OVER SYOWA STATION, ANTARCTIC (2022)
  • 著者名/発表者名: M. Tsutsumi
  • 学会等名: 5th International ANGWIN Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Preliminary results from routine meteor wind observations as by-products of mesosphere turbulence measurements of PANSY radar, Antarctic (2022)
  • 著者名/発表者名: Masaki Tsutsumi, Taishi Hashimoto, Koji Nishimura, Toru Sato, Masashi Kohma, Kaoru Sato
  • 学会等名: The 10th SCAR Open Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Long-term meteor wind observations as by-products of routine mesosphere measurements of PANSY radar, Antarctica (2022)
  • 著者名/発表者名: Masaki Tsutsumi, Taishi Hashimoto, Koji Nishimura, Toru Sato, Masashi Kohma, Kaoru Sato
  • 学会等名: The 19th Annual Meeting of Asia Oceania Geosciences Society
  • 国際学会
• [学会発表] 南極昭和基地大型大気レーダーに付加した受信システムに よる長期連続流星風観測 (2022)
  • 著者名/発表者名: 堤雅基, 橋本大志, 西村耕司, 佐藤亨, 高麗正史, 佐藤薫
  • 学会等名: 日本気象学会2022年度春季大会
• [学会発表] Long-term meteor wind observations as by-products of routine mesosphere measurements of PANSY radar, Antarctica (2022)
  • 著者名/発表者名: Masaki Tsutsumi, Taishi Hashimoto, Koji Nishimura, Toru Sato, Masashi Kohma, Kaoru Sato
  • 学会等名: Japan Geoscience Union meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] MFレーダー観測に基づく南極MLT領域風速場の水平構造の推定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 堤 雅基, 橋本 大志, 西村 耕司, 佐藤 亨, 高麗 正史, 佐藤 薫
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第150 回総会・講演会
• [学会発表] 大型大気レーダーを中心とした観測展開から探る大気大循環変動 (2021)
  • 著者名/発表者名: 堤 雅基, 佐藤 薫, 佐藤 亨, 中村卓司, 齋藤昭則, 冨川喜弘, 村耕司, 高麗正史, 橋本大志, 江尻省, 鈴木秀彦
  • 学会等名: 中間圏・熱圏・電離圏 (MTI) 研究集会
  • 国際学会
• [学会発表] 南極昭和基地大型大気レーダーによる電離圏沿磁力線不規則構造のイメージング観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 香川大輔, 橋本大志, 齊藤昭則, 西村耕司, 堤雅基, 佐藤亨, 佐藤薫
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [備考] 南極昭和基地大型大気レーダー
  • URL: https://pansy.eps.s.u-tokyo.ac.jp/