プラズマ圏極端収縮時の放射線帯消失の撮像

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H01958
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 尾花 由紀 九州大学, 国際宇宙惑星環境研究センター, 学術研究員 (50398096)
• 研究分担者: 坂口 歌織 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波伝搬研究センター, 主任研究員 (60598994) ; 細川 敬祐 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (80361830) ; 能勢 正仁 名古屋市立大学, データサイエンス学部, 教授 (90333559)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 放射線帯 / 環電流 / プラズマ圏 / 内部磁気圏 / EMIC波動 / オーロラ

研究実績の概要

本研究では、地球にごく近い（地球半径3倍以下の）宇宙空間における放射線帯粒子損失プロセスを調査することを目的に、ニュージーランドにフラックスゲート磁力計、誘導磁力計、高感度オーロラ全天カメラを設置して、地磁気脈動とオーロラ発光の観測を行った。コロナ禍の影響で観測の開始が遅れたが、最終年度までに機器の設置が終了し、安定運用を開始することができた。また初期分析結果にて次の成果を創出し、論文を出版した。
我々の観測により、小規模な磁気嵐が発生した際に緑色（557.7 nm）と赤色（630.0 nm）のオーロラ発光をとらえることができた。
また、磁気嵐の前後に0.2‐1 Hzの周波数帯域でPc1型地磁気脈動、Piバースト、IPDP (interval of pulsations of diminishing period)を観測した。カナダ等を含む広域多点観測データの分析の結果、これらの波動は、磁気圏のL = 4.0～4.2でHe+帯EMIC波が励起し、その波動が電離圏を水平方向にダクト伝播しニュージーランドに到達した結果であると考察された。またオーロラサブストームによって40～50 keV程度のエネルギーを持つプロトンが注入され、それが磁気圏内で西向きに移動し、数回にわたって波動成長率の高い領域、例えば夕方側のプラズマ圏プルームを通過した可能性が示唆された。
さらに我々のデータからは、電離層アルヴェン共鳴器（IAR）も同定された。IARの低調波モードは夜間の長い時間にわたって観測されたが、5～15 Hzの高調波モードはオーロラサブストームの開始時に消失していた。我々の観測は高周波数帯域に周波数を持つIARについての初めての報告であり、また南半球におけるはじめてのIAR観測でもある。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5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] Univerity of Otago/GNS science(ニュージーランド)
  • 国名: ニュージーランド
  • 外国機関名: Univerity of Otago/GNS science
• [国際共同研究] University of Colorado Boulder(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Colorado Boulder
• [雑誌論文] New observational projects in New Zealand for studying radiation belt loss processes in the deep inner magnetosphere: instrumentation, operation by solar power and initial results (2024)
  • 著者名/発表者名: Obana Yuki、Sakaguchi Kaori、Nose Masahito、Hosokawa Keisuke、Jaquiery Peter、Saita Satoko、Shiokawa Kazuo、Connors Martin、Kadokura Akira、Nagatsuma Tsutomu、Petersen Tanja
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 76 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40623-024-01990-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 2022 年秋の SuperDARNとあらせ衛星共役観測によって捉えられた 「イモムシ型 ULF波動」 (2024)
  • 著者名/発表者名: 西谷望、細川敬祐、堀智昭、寺本万里子、P. V. Ponomarenko、新堀淳樹、尾花由紀、行松彰、三好由純、松岡彩子、熊本篤志、土屋史紀、松田昇也、笠原禎也、篠原育
  • 学会等名: あらせサイエンス会議
• [学会発表] あらせーSuperDARN共同観測から見えた超低周波波動電場が駆動する高緯度電離圏変動 (2024)
  • 著者名/発表者名: 新堀淳樹、細川敬祐、堀智昭、大塚雄一、Pasha V. Ponomarenko、寺本万里子、尾花由紀、西谷望、西岡未知、Septi Perwitasari、熊本篤志、土屋史紀、松田昇也、笠原禎也、松岡彩子、三好由純、篠原育
  • 学会等名: あらせサイエンス会議
• [学会発表] SuperDARN - あらせキャンペーン観測の概要 (2024)
  • 著者名/発表者名: 細川敬祐，堀智昭，西谷望，行松彰，三好由純，新堀淳樹，尾花由紀，寺本万里子
  • 学会等名: あらせサイエンス会議
• [学会発表] Spatial development of subauroral polarization stream associated with a pseudobreakup: SuperDARN and Arase observations (2024)
  • 著者名/発表者名: Hori, T., K. Hosokawa, N. Nishitani, A. Shinbori, Y. Miyoshi, M. Teramoto, Y. Obana, A. S. Yukimatu, K. Keika, S. Kasahara, S. Yokota, S. Nakamura, Y. Kasaba, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, Y. Kasahara, A. Matsuoka, Y. Kazama, S.-Y. Wang, S. W. Y. Tam, C.-W. Jun, and I. Shinohara
  • 学会等名: あらせサイエンス会議
• [学会発表] プラズマ圏の極端縮小はなぜ起きるか～あらせ衛星観測に基づく磁気嵐時のプラズマポーズの時間・空間変動について～ (2024)
  • 著者名/発表者名: 尾花由紀, 海老原祐輔, 土屋史紀, 熊本篤志, 笠原禎也, 松岡彩子, 堀智昭, 三好由純, 篠原育
  • 学会等名: 2023年(令和5年度) ジオスペースの低エネルギープラズマ研究集会
• [学会発表] 日出没前後のＳＣ極性変化 (2024)
  • 著者名/発表者名: 菊池崇、橋本久美子、尾花由紀、細川敬祐、海老原祐輔
  • 学会等名: 2023年(令和5年度)・第2回STE(太陽地球環境)現象報告会
• [学会発表] 2023 年秋のあらせ・SuperDARN 特別観測の初期結果 (2024)
  • 著者名/発表者名: 細川敬祐、堀智昭、西谷望、行松彰、三好由純、尾花由紀、寺本万里子、新堀淳樹
  • 学会等名: 極域・中緯度SuperDARN研究集会
• [学会発表] あらせーSuperDARN連携観測による超低周波波動に伴う高緯度電離圏変動の発生機構について (2024)
  • 著者名/発表者名: 新堀淳樹、細川敬祐, 堀智昭、大塚雄一、Pavlo V. Ponomarenko, 寺本万里子, 尾花由紀, 西谷望、行松彰, 西岡未知, Septi Perwitasari, 熊本篤志, 土屋史紀, 松田昇也, 笠原禎也, 松岡彩子, 三好由純, 篠原育
  • 学会等名: 極域・中緯度SuperDARN研究集会
• [学会発表] 2022 年秋の SuperDARN とあらせ衛星共役観測によって捉えられたイモムシ型 ULF 波動の特性 (2024)
  • 著者名/発表者名: 西谷望、細川敬祐、堀智昭、寺本万里子、Pavlo V. Ponomarenko、新堀淳樹、尾花由紀、行松彰、三好由純、松岡彩子、熊本篤志、土屋史紀、松田昇、笠原禎也、篠原育
  • 学会等名: 極域・中緯度SuperDARN研究集会
• [学会発表] Educational Activities for Young Researchers in Kyushu University’s MAGDAS Project (2023)
  • 著者名/発表者名: Abe, Shuji, Akihiro Ikeda, Akiko Fujimoto, Teiji Uozumi, Yuki Obana, Kirolosse Girgis, Moe Hayashi, Kumi Takayama, Takuya Ijuin, Akimasa Yoshikawa
  • 学会等名: International Symposium on Data Science
  • 国際学会
• [学会発表] Severe Erosion of the Plasmasphere and the Ring Current Particle Injections Deep into the Inner Magnetosphere during the September 2017 Storm (2023)
  • 著者名/発表者名: Obana, Yuki, Akimasa Yoshikawa, Naomi Maruyama, Atsuki Shinbori, Satoko Nakamura, Chae-Woo Jun, Tomoaki Hori, Yoshizumi Miyoshi, et al.
  • 学会等名: American Geophysical Union
  • 国際学会
• [学会発表] Introduction of educational activities related to space weather at i-SPES, Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Abe, Shuji, Akihiro Ikeda, Akiko Fujimoto, Teiji Uozumi, Yuki Obana, Kirolosse Girgis, Moe Hayashi, Kumi Takayama, Takuya Ijuin, Akimasa Yoshikawa
  • 学会等名: The 6th Asia-Oceania Space Weather Alliance Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] What Erodes the Plasmasphere so Severely? ~A Comparative study of ring current fluxes in two moderate geomagnetic storms~ (2023)
  • 著者名/発表者名: Obana, Yuki, Akimasa Yoshikawa, Naomi Maruyama, Atsuki Shinbori, Satoko Nakamura, Chae-Woo Jun, Tomoaki Hori, Yoshizumi Miyoshi, et al.
  • 学会等名: The 28th International Union of Geodesy and Geophysics
  • 国際学会
• [学会発表] Preliminary report of special time measurements in support of Arase conjunctions in Fall 2022 (2023)
  • 著者名/発表者名: Nishitani, N., K. Hosokawa, T. Hori, M. Teramoto, P. V. Ponomarenko, A. Shinbori, Y. Obana, A. S. Yukimatu, Y. Miyoshi and I. Shinohara
  • 学会等名: SuperDARN Workshop 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Severe erosion of the plasmasphere caused by the ring current particle injection into the deep inner magnetosphere (2023)
  • 著者名/発表者名: 尾花由紀, 吉川顕正, 丸山奈緒美, 新堀淳樹, 中村紗都子, 田采祐, 堀智昭, 三好由純, 橋本久美子, 熊本篤志, 土屋史紀, 笠原禎也, 松岡彩子, 風間洋一,Wang Shiang-Yu, 浅村和史, 篠原育, 横田勝一郎, 桂華邦裕, 笠原慧
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会
• [学会発表] 機械学習アルゴリズムを用いた磁力線共鳴振動現象の自動判定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 尾花由紀, 才田聡子, 藤本晶子,Tanja Petersen,Marijn Thornton,Malcolm Ingham, Craig J.Rodger
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会(SGEPSS)
• [学会発表] 2022 年秋の SuperDARN とあらせ衛星共役観測によって捉えられたイモムシ型ULF 波動について (2023)
  • 著者名/発表者名: 西谷望, 細川敬祐, 堀智昭, 寺本万里子,Ponomarenko Pavlo, 新堀淳樹, 尾花由紀, 行松彰, 三好由純, 松岡彩子, 熊本篤志, 土屋史紀, 松田昇也, 笠原禎也, 中村紗都子, 篠原育
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会(SGEPSS)
• [学会発表] Evolution of subauroral polarization streams as observed during SuperDARNArase conjunctions in Fall 2022 (2023)
  • 著者名/発表者名: 堀智昭, 細川敬祐, 西谷望, 新堀淳樹, 三好由純, 寺本万里子, 尾花由紀, 行松彰, 桂華邦裕, 笠原慧, 横田勝一郎, 中村紗都子, 笠羽康正, 熊本篤志, 土屋史紀, 笠原禎也, 松岡彩子, 風間洋一, Wang S.-Y., Tam S. W. Y., 田采祐, 篠原育
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会(SGEPSS)
• [学会発表] An intensification of subauroral polarization stream as observed during the SuperDARN-Arase campaign in Fall 2022 (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Hori, K. Hosokawa, N. Nishitani, A. Shinbori, Y. Miyoshi, M. Teramoto, Y. Obana, A. S. Yukimatu, K. Keika, S. Kasahara, S. Yokota, S. Nakamura, Y. Kasaba, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, Y. Kasahara, A. Matsuoka, Y. Kazama, S.-Y. Wang, S. W. Y. Tam, C.-W. Jun, and I. Shinohara
  • 学会等名: 19th ERG Science Meeting
• [学会発表] あらせPWE/HFAデータを用いたプラズマ圏浸食の解析研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 尾花由紀, 新堀淳樹, 土屋史紀, 熊本篤志, 笠原禎也, 松岡彩子, 堀智昭, 三好由純, 篠原育
  • 学会等名: 19th ERG Science Meeting
• [学会発表] 2023年3月ー9月に発生した磁気嵐中のプラズマ圏 (2023)
  • 著者名/発表者名: 尾花由紀, 土屋史紀, 熊本篤志, 笠原禎也, 松岡彩子, 堀智昭, 三好由純, 篠原育
  • 学会等名: STE 現象報告会