マイクロサテライト・地上観測連携による高々度放電発光と地球ガンマ線現象の解明

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19002002
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 高橋 幸弘 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (50236329)
• 研究分担者: 吉田 和哉 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00191578) ; 坂本 祐二 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50431523)
• キーワード: TLE / スプライト / 地球ガンマ線 / TGF / 大学衛星 / 超小型衛星 / 雷放電 / 地上観測

研究概要

本研究課題では、3つのテーマ:1)高々度発光現象(TLE)のメカニズムの解明、2)地球ガンマ線(TGF)のメカニズムの解明、3)グローバルな雷放電活動とそれらの大気及び電離圏・磁気圏への影響の定量的理解、を達成するために、A)マイクロサテライトの開発・製作・打上、および得られたデータの解析、B)ローカルな地上観測キャンペーンと永続的地上モニタリング観測の実施、C)統合的なデータ解析とメカニズム解明のためのシミュレーションを柱とした研究計画を実施している。21年度は途中より特推としての活動を縮小、終了したが、以下の成果を得ている。
A)衛星(雷神)は20年度2月初めに通信障害を発生したが、21年度はスタンフォード大学の協力を得たコマンド送信実験と地上再現実験を行いほぼ原因を究明した。近い将来復活の可能性はあるものの、当面は状態監視と搬送波を使った電離圏擾乱モニター観測を継続している。
B)アジアVLF観測網の拠点としてタイへの機器設置を完了し(途中から別財源に移行)、また観測網の初期観測から雷放電によるアジア地域での新電離圏擾乱現象を発見した。ELF世界観測網を維持し、大気電場観測を整備した。
C)ELF観測網による位置評定の新手法を開発し、精度を大幅に向上することに成功し、データベースを構築するとともに落雷世界分布図を初めて作成した。この手法に基づき、落雷規模別に世界年間平均落雷頻度を初めて推定した。さらに、TGF発生頻度及びスプライト光度の、落雷規模依存性を示すことに成功にした。これらの成果の多くは一流国際誌に受理または査読最終段階にある。雷放電活動及び雲量と太陽活動についての解析・考察をすすめ、成果の一部は一流国際誌に掲載された。こうした電磁波及び光学落雷データの大気科学モデルへの応用を多角的に調査し、利用方針を定めた。

研究成果

• [雑誌論文] Absolute optical energy of sprites and its relationship to charge moment of parent lightning discharge based on measurement by ISUAL/AP (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y., A Yoshida, M Sato, T Adachi, S Kondo, R -R Hsu, H -T Su, A B Chen, S B Mende, H U Frey, L -C Lee
  • 雑誌名: J.Geophys.Res.accepted (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 27-day variation in cloud amount in the Western Pacific warm pool region and relationship to the solar cycle (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, Y.Okazaki, M.Sato, H.Miyahara, K.Sakanoi, P.K.Hong, N.Hoshino
  • 雑誌名: Atmos.Chem.phys. 10 ページ: 1577-1584
  • 査読あり
• [雑誌論文] SPRITE-SAT : a Micro Satellite for Scientific Observation of Transient Luminous Events and Terrestrial Gamma-ray Flashes (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Yoshida, Yukihiro Takahashi, Yuji Sakamoto, Eriko Ujiie, Kei Takiuchi, Yasuhiro Nakazato, Tomoki Sawakami, Takeshi Sakanoi, Yasumasa Kasaba, Satoshi Kondo, Kozo Yamashita, Shinya Ueda, Takeshi Takashima, Kazuhiro Nakazawa, Takefumi Mitani, Teruaki Enoto, Mitsuteru Sato, Umran Inan, Ivan Linscott, Fredrik Bruhn, Yoshinari Masumoto
  • 雑誌名: Transactions of JSASS, Space Technology Japan Vol.8(掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pre-Flight Analysis, Test Evaluation and Flight Verification of the Thermal System of Tohoku University SPRITE-SAT (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuji Sakamoto, Yasuhiro Nakazato, Tomoki Sawakami, Kazuya Yoshida, Yukihiro Takahashi
  • 雑誌名: Transactions of JSASS, Space Technology Japan Vol.8(掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development and Flight Data Analysis of the Attitude Determination and Control System of Tohoku University SPRITE-SAT (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuji Sakamoto, Tomoki Sawakami, Kazuya Yoshida, Yukihiro Takahashi
  • 雑誌名: Transactions of JSASS, Space Technology Japan Vol.8(掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Present Status and Scope of TLE and TGF Studies (2009)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Takahashi
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials 129 ページ: 163-167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discharge processes, electric field, and electron energy in ISUAL recorded gigantic jets (2009)
  • 著者名/発表者名: Cheng-Ling Kuo, J.K.Chou, L.Y.Tsai, A.B.Chen, H.T.Su, R.R.Hsu, S.A.Cummer, 5 H.U.Frey, S.B.Mende, Y.Takahashi, L.C.Lee
  • 雑誌名: J.Geophys.Res. 114 ページ: doi:10.1029/2008JA013791
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the Global Occurrence and Impacts of Transient Luminous Events(TLEs) (2009)
  • 著者名/発表者名: Rue-Ron Hsu, Alfred B.Chen, Cheng-Ling Kuo, Han-Tzong Su, Harald Frey, Stephen Mende, Yukihiro Takahashi, Lou-Chung Lee
  • 雑誌名: AIP(American Institute of Physics)conference proceedings 1118 ページ: 99-107(doi:10.1063/1.3137720)
• [雑誌論文] Ground-based detection of sprites and their parent lightnillg flashes over Africa during the 2006 AMMA campaign (2009)
  • 著者名/発表者名: E.R.Williams, W.A.Lyons, Y.Hobara, V.C.Mushtak, N.Asencio, R.Boldi, J.Bor, S.A.Cummer, E.Greenberg, M.Hayakawa, R.H.Holzworth, V.Kotroni, J.Li, C.Morales, T.E.Nelson, C.Price, B.Russell, M.Sato, G.Satori, K.Shirahata, Y.Takahashi, K.Yamashita
  • 雑誌名: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 136 ページ: 257-271
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimating lightning current moment waveforms from satellite optical measurements (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Adachi, S.A.Cummer, J.Li, Y.Takahashi, et al.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 36 ページ: L18808
  • 査読あり
• [学会発表] JEM-GLIMSミッション機器開発の概要と理・工連携体制 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤光輝, 他3名
  • 学会等名: 第18回スペース・エンジニアリング・コンファレンス
  • 発表場所: 東京工業大学(東京)
  • 年月日: 2010-01-29
• [学会発表] GLIMSミッション-光学観測機器の開発状況 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤光輝, 他12名
  • 学会等名: 第10回宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究本部(日本)
  • 年月日: 2010-01-07
• [学会発表] Global lightning mapping with time of arrival method using ELF network data (2009)
  • 著者名/発表者名: 山下幸三, 高橋幸弘, 佐藤光輝, 嘉瀬裕美
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting 2009
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20091214-20091218
• [学会発表] Time Series Analyses of Transient Luminous Events and Ligritning at a Few Selected Geographic Regions (2009)
  • 著者名/発表者名: Wu, Y., Chen, A.B., Kuo, C., Lee, L., Su, H., Hsu, R., Chen, C., Chiang, C., Mende, S.B., Frey, H.U., Takahashi, Y., Lee, L.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting 2009
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20091214-20091218
• [学会発表] Sensitivity Degradation of the ISUAL instruments and its impact to the observations (2009)
  • 著者名/発表者名: Chen, A.B., Chiang, C., Hwang, Y., Wu, Y., Kuo, C., Hsu, R., Su, H., Lin, S., Liu, T., Mende, S.B., Frey., H.U., Takahashi, Y., Lee, L.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting 2009
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20091214-20091218
• [学会発表] Purpose of RISING satellite mission (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋幸弘
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2009年大会
  • 発表場所: 千葉・幕張メッセ
  • 年月日: 20090516-20090521
• [学会発表] Charge moment change distribution of lightning discharge and occurrence probability of terrestrial gamma-ray flashes (2009)
  • 著者名/発表者名: 嘉瀬裕美, 高橋幸弘, 宇野健, 吉田暁洋, 山下幸三, 佐藤光輝
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2009年大会
  • 発表場所: 千葉・幕張メッセ
  • 年月日: 20090516-20090521
• [学会発表] グローバルサーキットにおける雷放電電流量の推定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山下幸三, 高橋幸弘, 佐藤光輝, 嘉瀬裕美
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2009年大会
  • 発表場所: 千葉・幕張メッセ
  • 年月日: 20090516-20090521
• [学会発表] れいめい衛星によるスプライト発光と熱圏大気光の多波長観測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂野井健, 山崎敦, 足立透, 佐藤光輝, 高橋幸弘, 江尻省, 鈴木臣, 中村卓司, 藤原均, 平原聖文
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2009年大会
  • 発表場所: 千葉・幕張メッセ
  • 年月日: 20090516-20090521
• [学会発表] Current moment waveforms in sprite/halo producing lightning derived from satellite optical measurements (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Adachi, S.Cummer, J.Li, N.Lehtinen, Y.Takahashi, et al.
  • 学会等名: American Geophysical Union 2009 Fall Meeting
  • 発表場所: 米・カリフォルニア
  • 年月日: 2009-12-16
• [学会発表] Science Goal and Mission Status of JEM-GLIMS (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤光輝, 他13名
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ(米国)
  • 年月日: 2009-12-14
• [学会発表] Concurrent observation of Atmospheric Electric Field and Schumann resonance (2009)
  • 著者名/発表者名: 鴨川仁
  • 学会等名: 第126回 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2009-09-28
• [学会発表] 東北大学スプライト観測衛星(SPRITE-SAT)の開発および運用報告 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂本祐二, 吉田和哉, 澤上友貴, 坂野井健, 高橋幸弘
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度年次大会
  • 発表場所: 盛岡市, 岩手
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] LF帯標準電波を用いた7/22日食中のD領域変動観測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 土屋史紀、三澤浩昭、森岡昭、三好由純、高橋幸弘, 他
  • 学会等名: STE現象報告会
  • 発表場所: 日本・小金井
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Future collaboration between Space and ground-based observations of TLEs (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤光輝
  • 学会等名: ISUAL 2009 Conference
  • 発表場所: 国立成功大学(台湾)
  • 年月日: 2009-08-17
• [学会発表] Development of the Structural System for Tohoku University SPRITE-SAT (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Sawakami, Kei Takiuchi, Eriko Ujiie, Yuji Sakamoto, Kazuya Yoshida, Yukihiro Takahashi
  • 学会等名: 27th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2009-07-10
• [学会発表] Pre-Flight Analysis, Test Evaluation and Flight Verification of the Thermal System of Tohoku University SPRITE-SAT (2009)
  • 著者名/発表者名: Yuji Sakamoto, Yasuhiro Nakazato, Tomoki Sawakami, Kazuya Yoshida, Yukihiro Takahashi
  • 学会等名: 27th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2009-07-10
• [学会発表] Development and Flight Data Analysis of the Attitude Determination and Control System of Tohoku University SPRITE-SAT (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂本祐二, 吉田和哉, 高橋幸弘
  • 学会等名: 27th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2009-07-10
• [学会発表] SPRITE-SAT : a Micro Satellite for Scientific Observation of Transient Luminous Events and Terrestrial Gamma-ray Flashes (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Yoshida, Yukihiro Takahashi, Yuji Sakamoto, Eriko Ujiie, Kei Takiuchi, Yasuhiro Nakazato, Tomoki Sawakami, Takeshi Sakanoi, Yasumasa Kasaba, Satoshi Kondo, Kozo Yamashita, Shinya Ueda, Takeshi Takashima, Kazuhiro Nakazawa, Takefumi Mitani, Teruaki Enoto, Mitsuteru Sato, Umran Inan, Ivan Linscott, Fredrik Bruhn, Yoshinari Masumoto
  • 学会等名: 27th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2009-07-08
• [学会発表] 国際宇宙ステーションからの雷放電・スプライト観測計画:JEM-GLIMS (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤光輝, 他4名
  • 学会等名: 日本大気電気学会
  • 発表場所: 東北工業大学(宮城)
  • 年月日: 2009-07-02
• [学会発表] Global measurements of lightning and sprites from International Space Station : JEM-GLIMS mission (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤光輝, 他14名
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2009-05-21
• [学会発表] Ion-aerosol and global-circuit atmospheric electric field (2009)
  • 著者名/発表者名: 木村嘉尚
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2009-05-20
• [学会発表] Chain connection global-circuit model for the explanation of phase difference of atmospheric electric field (2009)
  • 著者名/発表者名: 木村嘉尚
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2009-05-19
• [学会発表] Report of the development and the initial operation of Tohoku University SPRITE-SAT(RISING)for sprites and terrestrial gamma-ray flashes observation (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂本祐二, 高橋幸弘, 坂野井健, 吉田和哉
  • 学会等名: 日本地球惑星連合大会
  • 発表場所: 幕張市, 千葉
  • 年月日: 2009-05-18
• [学会発表] Seasonal variations of global lightning and TLE occurrence distributions derived from ELF measurements (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤光輝, 他4名
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2009-05-18
• [学会発表] Global Sprite Occurrence Rates and Distributions Derived from ELF Measurements and Their Seasonal Variations (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤光輝, 高橋幸弘
  • 学会等名: AGU Chapman Conference
  • 発表場所: ペンシルベニア州立大学(米国)
  • 年月日: 2009-05-13
• [学会発表] Possible VHF radar echoes in the lower ionosphere associated with lightning discharges : Preliminary results (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Adachi, M.Yamamoto, U.S.Inan, Y.Otsuka, Y.Takahashi
  • 学会等名: American Geophysical Union Chapman Conference on Effects of Thunderstorms and Lightning in the Upper Atmosphere
  • 発表場所: 米・ペンシルバニア
  • 年月日: 2009-05-12
• [学会発表] SPRITE-SAT : a University Small Satellite for Observation of High-altitude Luminous Event (2009)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Takahashi, Kazuya Yoshida, SPRITE-SAT Development Team
  • 学会等名: 7th International Symposium of the International Academy of Astronautics
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2009-05-05