| 研究課題/領域番号 |
17K06478
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| 研究機関 | 石川工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
深見 哲男 石川工業高等専門学校, 電気工学科, 客員研究員 (60115269)
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| 研究分担者 |
東 亮一 石川工業高等専門学校, 電気工学科, 准教授 (10435422)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 計測工学 / 宇宙の渚 / 下部電離層 / イオノグラム / シミュレーション工学 |
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| 研究実績の概要 |
宇宙の渚と呼ばれる下部電離層は，衛星の軌道より低く，気球より高い高度にあり，直接計測が困難であり，定常的には地上観測データを用いて推定するしかない。全世界に観測施設をもつ地上定常観測としてイオノグラムがある。日本では，情報通信研究機構が，国分寺などの国内4か所において15分毎に定常観測している。イオノグラムは，パルス電波を打ち上げ，エコー波強度の時間遅れの周波数特性を計測した特性図である。しかし，この膨大なデータの内，電離層Ｅ，Ｆ層の電子密度分布の最大値など一部しか，現在利用されていない。
そこで，本研究では，イオノグラム全体を用いて，下部電離層の電子密度分布を推定する。更に，イオノグラムでは測定できない中波放送波帯以下に関して，中波強度観測等を加味することを目標とする。
まず，「イオノグラムから下部電離層電子密度分布の衝突回数分布を含んだ推定」という世界で初めての手法を開発することに主眼においた。まず，2018年にロケット実験のデータとの比較により基本手法の信頼性を示し(PIERS)，2019年に実際のイオノグラムから推定した電離層電子密度分布と国際参照電離層（IRI）の電子密度分布との違いを示し(PIERS)，2021年に電子密度分布推定シミュレーション計算法を示した(URSI)。
一方，本研究は，中波帯強度の減衰特性等からより低い部分の電子密度分布を推定していく予定であったが，反射点の緯度経度が異なり，定常的な観測も困難になっている。なお，2012年5月21日に日本を通過した金環日食時，日食における下部電離層変化に着目し，中波強度観測を行った。今回，金環日食時と日射強度が同等の2019年1月6日に発生した日本の部分日食も同様な中波観測を行い， 金環日食との差異を調べたが，従来説では説明が困難な結果となり，新たな課題となっている（URSI-2021）。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
COVID-19による勤務（授業）形態の変化に対応するなど，2020年度は現業（教育）の革新を優先させたため，さらに，2021~2022年度は客員研究員になるなどの研究状況の変化に対応するため，研究に関する進展が，ほとんどできなかった。したがって，以下の通り進捗状況としては遅れていると思われる。
まず，情報通信研究機構のイオノグラム資料から電離層電子密度分布を具体的に推定し，2019年6月の国際会議（PIERS-2020）で発表し，推定技法の発表を，2020年の国際電波科学連合（URSI)の国際会議で行い最終的な検討調査を行う予定であったが，COVID-19により2021年度に延期発表した。しかし，オンライン発表となり，通信回線などの影響により，発表内容に対する情報収集ができなかった。そこで，2022年2月17日開催予定だった「プラズマ圏の観測とモデリング」研究集会で発表する予定であったが，開催延期となった。そして，この集会は，ジオスペースの低エネルギープラズマ研究集会に名前を変え，2022年9月22日に開催され，名古屋大学で発表したが，オンラインと併用だったため，研究者たちとの接触が少なく十分な調査研究ができていない。
総合観測システムの構築に関しては，COVID-19や研究形態の変化により，中波観測システムと長波（標準電波）観測システムを結合した観測システムの起動等が困難になっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
基本的に最終年度であった2020年度は，COVID-19対応のため，さらに研究形態の変化から，かなり研究時間が奪われた。そこで，研究年度を2023年度まで延長した。その中において，以下の研究を推進する。
イオノグラムから下部電離層電子密度分布の推定シミュレーション技法開発に関する研究成果は，ほぼ研究目的を達成し，後は最終的な発表調査のみとなっており，当初の研究目的をほぼ達成している。更に，イオノグラムの2回反射データから更なる進展ができないかを研究したい。
一方で，中波放送波強度等の観測資料とイオノグラムのデータ結合に関しては，研究環境の変化から断念する。なお，2012年の金環日食と2019年の部分日食を中波放送波強度で受信比較した結果から，従来説では説明が困難になっている問題に関しては，継続して調査研究していきたい。
残された研究費の使用計画に関して，2022年度は使用しなかった。なお，2022年9月の名古屋大学で開催された「ジオスペースの低エネルギープラズマ研究集会」に対する発表調査旅費は，研究集会が有する旅費を使用したので感謝する。2023年度後半には，対面による学会が増えると思うので調査旅費として利用したい。また，できなければシミュレーション技法が更に向上させるための必要経費に充てたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
残された研究費の使用計画に関して，発表調査旅費として使用したかったので2022年度は使用しなかった。なお，2022年9月の名古屋大学で開催された「ジオスペースの低エネルギープラズマ研究集会」に対する発表調査旅費は，研究集会が有する旅費を使用したので感謝する。2023年度後半には，対面による学会が増えると思うので調査旅費として利用したい。また，できなければシミュレーション技法が更に向上させるための必要経費に充てたい。
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