高感度分光多点観測による超高層大気変動の研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20244080
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 塩川 和夫 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (80226092)
• 研究分担者: 大塚 雄一 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (40314025) ; 齋藤 昭則 京都大学, 理学系研究科, 准教授 (10311739)
• 連携研究者: 三好 由純 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (10377781) ; 松岡 彩子 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (80270437) ; 平原 聖文 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (50242102) ; 細川 敬祐 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (80361830) ; 野澤 悟徳 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (60212130) ; 大山 伸一郎 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助教 (20444424) ; 小川 泰信 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (00362210) ; 家田 章正 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助教 (70362209) ; 西谷 望 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (10218159) ; 石井 守 情報通信研究機構, 電磁波計測研究所, 室長 (20359003) ; 久保田 実 情報通信研究機構, 研究開発基盤整備室, 室長 (80250670) ; 小川 忠彦 情報通信研究機構, 統合データシステム研究開発室, 特別研究員 (60271607) ; 山本 衛 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (20210560)
• 研究期間 (年度): 2008-04-08 – 2013-03-31
• キーワード: 超高層大気環境 / 超高層物理学 / 地球電磁気 / 宇宙科学 / 衛星測位 / 伝搬性電離圏擾乱 / 大気重力波 / ファブリ・ペロー干渉計

研究概要

ロシア、カナダ、日本、ノルウェー、インドネシア、タイ、オーストラリアなどにおけるファブリ・ペロー干渉計5台と高感度全天カメラ10台以上を用いた夜間大気光の高感度分光多点観測から、高度80-300kmの地球の超高層大気の擾乱に関するさまざまな研究成果が得られた。代表的な成果の例として、夜間に発生する中規模伝搬性電離圏擾乱（MSTID）のオーロラ帯付近での振る舞いの解明や、80-90km高度の中間圏の大気重力波のダクト伝搬の可視化、台風から発生した大気重力波が中間圏界面付近まで伝搬している様子、赤道域プラズマバブル現象の東向き伝搬と中性大気の風の関係（F層ダイナモ過程を示唆）、などが挙げられる。

研究成果

• [雑誌論文] Typhoon-induced concentric airglow structures in the mesopause region (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., S. L. Vadas, K. Shiokawa, Y. Otsuka, S. Kawamura, and Y. Murayama
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 40 ページ: 5983-5987
  • DOI: 10.1002/2013GL058087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Planetary wave induced wind and airglow oscillations in the middle latitude MLT region (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H., K. Shiokawa, F. Egito, Y. Murayama, S. Kawamura, C. M. Wrasse
  • 雑誌名: J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 巻: 98 ページ: 97-104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geomagnetic conjugate observations of plasmasheet electrons by the FAST and THEMIS satellites (2013)
  • 著者名/発表者名: Lee, S., K. Shiokawa, J. P. McFadden, and K. Seki
  • 雑誌名: J. Geophys. Res.: Space Physics 巻: 118 ページ: 132-145
  • DOI: 10.1029/2012JA017805
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence of gravity wave ducting in the mesopause region from airglow network observations (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., K. Shiokawa, Y. Otsuka, S. Kawamura, and Y. Murayama
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 40 ページ: 601-605
  • DOI: 10.1029/2012GL054605
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of nighttime medium-scale travelling ionospheric disturbances by two 630-nm airglow imagers near the auroral zone (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K., M. Mori, Y. Otsuka, S. Oyama, S. Nozawa, S. Suzuki, and M. Connors
  • 雑誌名: J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 巻: 103 ページ: 184-194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Space-time variability of polar cap patches: Direct evidence for internal plasma structuring (2012)
  • 著者名/発表者名: Dahlgren, H., G. W. Perry, J. L. Semeter, J.-P. St.-Maurice, K. Hosokawa, M. J. Nicolls, M. Greffen, K. Shiokawa, and C. Heinselman
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 117 ページ: A09312
  • DOI: 10.1029/2012JA017961
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of equatorial nighttime medium-scale traveling ionospheric disturbances in 630-nm airglow images over 7 years (2012)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, D., K. Shiokawa, Y. Otsuka, and T. Ogawa
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 117 ページ: A10324
  • DOI: 10.1029/2012JA017758
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disappearance of equatorial plasma bubble after interaction with mid-latitude medium-scale traveling ionospheric disturbance (2012)
  • 著者名/発表者名: Otsuka, Y., K. Shiokawa, and T. Ogawa
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 39 ページ: L14105
  • DOI: 10.1029/2012GL052286
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPS total electron content variations associated with poleward moving sun aligned arcs (2012)
  • 著者名/発表者名: Jayachandran, P. T., K. Hosokawa, K. Shiokawa, Y. Otsuka, C. W. Watson, S. C. Mushini, J. W. MacDougall, P. Prikryl, R. Chadwick, and T. D. Kelly
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 117 ページ: A5
  • DOI: 10.1029/2011ja017423
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motion of high-latitude nighttime medium-scale traveling ionospheric disturbances associated with auroral brightening (2012)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K., M. Mori, Y. Otsuka, S. Oyama, and S. Nozawa
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 117 ページ: A10316
  • DOI: 10.1029/2012JA017928
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of low-cost sky-scanning Fabry-Perot interferometers for airglow and auroral studies (2012)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K., Y. Otsuka, S. Oyama, S. Nozawa, M. Satoh, Y. Katoh, Y. Hamaguchi, Y. Yamamoto and J. Meriwether
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: vol.64, no.11 ページ: 1033-1046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron and wave characteristics observed by the THEMIS satellites near the magnetic equator during a pulsating aurora (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, A., K. Shiokawa, K. Sakaguchi, Y. Miyoshi, S. Lee, V. Angelopoulos, O. Le Contel, J. P. McFadden, J. W. Bonnell, K.-H. Fornacon, and E. Donovan
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 117 ページ: A03219
  • DOI: 10.1029/2011ja017066
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization of Pc1/EMIC waves and related proton auroras observed at subauroral latitudes (2012)
  • 著者名/発表者名: Nomura, R., K. Shiokawa, K. Sakaguchi, Y. Otsuka, and M. Connors
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 117 ページ: A02318
  • DOI: 10.1029/2011JA017241
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Latitude GPS TEC Changes Associated with a Sudden Magnetospheric Compression (2011)
  • 著者名/発表者名: Jayachandran, P. T., C. Watson, I. J. Rae, J. W. MacDougall, D. W. Danskin, R. Chadwickl, T. D. Kelly, P. Prikryl, K. Meziane, and K. Shiokawa
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 38 ページ: L23104
  • DOI: 10.1029/2011GL050041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous observations at Darwin of equatorial bubbles by ionosonde-based range/time displays and airglow imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: Lynn, K. J. W., Y. Otsuka, and K. Shiokawa
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 38 ページ: L23101
  • DOI: 10.1029/2011GL049856
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overview of Nighttime Ionospheric Instabilities at Low-and Mid-Latitudes: Coupling Aspects Resulting in Structuring at the Mesoscale (2011)
  • 著者名/発表者名: Makela, J., and Y. Otsuka
  • 雑誌名: Space Sci. Rev.
  • DOI: 10.1007/s11214-011-9816-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decay of polar cap patch (2011)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, K., J. Moen, K. Shiokawa, and Y. Otsuka
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 116 ページ: A05306
  • DOI: 10.1029/2010JA016297
  • 査読あり
• [雑誌論文] First satellite-imaging observation of medium-scale traveling ionospheric disturbances by FORMOSAT-2/ISUAL (2011)
  • 著者名/発表者名: Adachi, T., Y. Otsuka, M. Yamaoka, M. Yamamoto, K. Shiokawa, A. B. Chen, and R. Hsu
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 38 ページ: L04101
  • DOI: 10.1029/2010GL046268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motion of polar cap arcs (2011)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, K., J. I. Moen, K. Shiokawa, and Y. Otsuka
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 116 ページ: A01305
  • DOI: 10.1029/2010JA015906
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frequency-dependent polarization characteristics of Pc1 geomagnetic pulsations observed by multi-point ground stations at low latitudes (2011)
  • 著者名/発表者名: Nomura, R., K. Shiokawa, S. Pilipenko, B. Shevtsov
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 116 ページ: A01204
  • DOI: 10.1029/2010JA015684
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic temporal evolution of polar cap tongue of ionization during magnetic storm (2010)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, K., T. Tsugawa, K. Shiokawa, Y. Otsuka, N. Nishitani, T. Ogawa and M. Hariston
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 115 ページ: A12333
  • DOI: 10.1029/2010JA015848
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lower-thermospheric wind fluctuations measured with an FPI in pulsating aurora at Tromsoe (2010)
  • 著者名/発表者名: Oyama, S., K. Shiokawa, J. Kurihara, T. T. Tsuda, S. Nozawa, Y. Ogawa, Y. Otsuka, and B. J. Watkins
  • 雑誌名: Norway, Ann. Geophys. 巻: 28 ページ: 1847-1857
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous airglow, lidar, and radar measurements of mesospheric gravity waves over Japan (2010)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., T. Nakamura , M. K. Ejiri, M. Tsutsumi, K. Shiokawa, T. Kawahara
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 115 ページ: D24113
  • DOI: 10.1029/2010JD014674
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous FAST and Double Star-TC1 observations of broadband electrons during a storm-time substorm (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, A., K. Shiokawa, K. Seki, R. Nakamura, K. Keika, W. Baumjohann, T. Takada, J. P. McFadden, C. W. Carlson, A. N. Fazakerley, H. Reme, I. Dandouras, R. J. Strangeway, O. Le Contel, N. Cornilleau-Wehrlin, and K. H. Yearby
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 115 ページ: A07217
  • DOI: 10.1029/2009JA014907
  • 査読あり
• [雑誌論文] The STEL induction magnetometer network for observation of high-frequency geomagnetic pulsations (2010)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K., R. Nomura, K. Sakaguchi, Y. Otsuka, Y. Hamaguchi, M. Satoh, Y. Katoh, Y. Yamamoto, B. M. Shevtsov, S. Smirnov, I. Poddelsky, and M. Connors
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 62 ページ: 517-524
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reorganization of polar cap patches through shears in the background plasma convection (2010)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, K., J. P. St-Maurice, G. J. Sofko, K. Shiokawa, Y. Otsuka, and T. Ogawa
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 115 ページ: A01303
  • DOI: 10.1029/2009JA014599
  • 査読あり
• [雑誌論文] A physical mechanism of positive ionospheric storms at low and mid latitudes through observations and modeling (2010)
  • 著者名/発表者名: Balan, N., K. Shiokawa, Y. Otsuka, T. Kikuchi, D. Vijaya Lekshmi, S. Kawamura, M. Yamamoto, and G. J. Bailey
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 115 ページ: A02304
  • DOI: 10.1029/2009JA014515
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPS total electron content variations associated with a polar cap arc (2009)
  • 著者名/発表者名: Jayachandran, P. T., K. Hosokawa, J. W. MacDougall, S. Mushini, R. B. Langley, and K. Shiokawa
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 114 ページ: A12304
  • DOI: 10.1029/2009JA014916
  • 査読あり
• [雑誌論文] Joint observations of a traveling ionospheric disturbance with the Paratunka OMTI camera and the Hokkaido HF radar (2009)
  • 著者名/発表者名: Koustov, A., N. Nishitani, K. Shiokawa, S. Suzuki, and B.M. Shevtsov
  • 雑誌名: Ann. Geophys. 巻: 27 ページ: 2399-2406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coordinated observations of nighttime medium-scale traveling ionospheric disturbances in 630-nm airglow and HF radar echoes at midlatitudes (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., K. Hosokawa, T. F. Shibata, K. Shiokawa, Y. Otsuka, N. Nishitani, T. Ogawa, A. V. Koustov, and B. M. Shevtsov
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 114 ページ: A07312
  • DOI: 10.1029/2008JA013963
  • 査読あり
• [雑誌論文] Propagation characteristics of nighttime mesospheric and thermospheric waves observed by optical mesosphere thermosphere imagers at middle and low latitudes (2009)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K., Y. Otsuka, and T. Ogawa
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 61 ページ: 479-491
  • 査読あり
• [雑誌論文] Medium-scale traveling ionospheric disturbances and plasma bubbles observed by an all-sky airglow at Yonaguni, Japan (2009)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, T., Y. Otsuka, K. Shiokawa, T. Tsugawa, A. Saito, K. Hoshinoo, K. Matunaga, M. Kubota, and M. Ishii
  • 雑誌名: Terr. Atmos. Ocean Sci. 巻: 20 ページ: 287-295
  • DOI: 10.3319/TAO.2007.12.06.02(F3C)
  • 査読あり
• [雑誌論文] ULF geomagnetic anomalous changes possibly associated with 2004-2005 Sumatra earthquakes (2009)
  • 著者名/発表者名: Saroso, S., K. Hattori, H. Ishikawa, Y. Ida, R. Shirogane, M. Hayakawa, K. Yumoto, K. Shiokawa, and M. Nishihashi
  • 雑誌名: Phys. Chem.Earth 巻: 34 ページ: 343-349
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of equatorial gravity waves derived from mesospheric airglow imagning observations (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., K. Shiokawa, Y. Otsuka, T. Ogawa, T. Nakamura, and A.Z. Liu
  • 雑誌名: Ann.Geophys. 巻: 27 ページ: 1625-1629
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusually elongated, bright airglow plume in the polar cap F region: Is it a tongue of ionization? (2009)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, K., T. Tsugawa, K. Shiokawa, Y. Otsuka, T. Ogawa, and M. R. Hairston
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 36 ページ: L07103
  • DOI: 10.1029/2009GL037512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motion of polar cap patches: A statistical study with all-sky airglow imager at Resolute Bay, Canada (2009)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, K., T. Kashimoto, S. Suzuki, K. Shiokawa, Y. Otsuka and T. Ogawa
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 114 ページ: A04318
  • DOI: 10.1029/2008JA014020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Super plasma fountain and equatorial ionisation anomaly during penetration electric field (2009)
  • 著者名/発表者名: Balan, N., K. Shiokawa, Y. Otsuka, S. Watanabe and G. J. Bailey
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 114 ページ: A03310
  • DOI: 10.1029/2008JA013768
  • 査読あり
• [雑誌論文] Medium-scale traveling ionospheric disturbances observed with the SuperDARN Hokkaido radar, all-sky imager and GPS network, and their relation to concurrent sporadic-E irregularities (2009)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, T., N. Nishitani, Y. Otsuka, K. Shiokawa, T. Tsugawa, and K. Hosokawa
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 114 ページ: A03316
  • DOI: 10.1029/2008JA013893
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial relationship of nighttime medium-scale traveling ionospheric disturbances and F-region field-aligned irregularities observed with two spaced all-sky airglow imagers and the MU radar (2009)
  • 著者名/発表者名: Otsuka, Y., K. Shiokawa, T. Ogawa, T. Yokoyama, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 114 ページ: A05302
  • DOI: 10.1029/2008JA013902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between polar cap patches and field-aligned irregularities as observed with an all-sky airglow imager at Resolute Bay and the PolarDARN radar at Rankin Inlet (2009)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, K., K. Shiokawa, Y. Otsuka, and T. Ogawa, J. P. St-Maurice, G. J. Sofko, and D. A. Andre
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 114 ページ: A03306
  • DOI: 10.1029/2008JA013707
• [雑誌論文] Statistical characteristics of polar cap mesospheric gravity waves observed by an all-sky airglow imager at Resolute Bay, Canada (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., K. Shiokawa, K. Hosokawa, K. Nakamura, and W. K. Hocking
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 114 ページ: A01311
  • DOI: 10.1029/2008JA013652
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rankin Inlet PolarDARN radar observations of duskward moving Sun-aligned optical forms (2008)
  • 著者名/発表者名: Koustov, A., K. Hosokawa, N. Nishitani, T. Ogawa, and K. Shiokawa
  • 雑誌名: Ann. Geophys. 巻: 26 ページ: 2711-2723
  • 査読あり
• [雑誌論文] Northeastward motion of nighttime medium-scale traveling ionospheric disturbances at middle latitudes observed by an airglow imager (2008)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K., Y. Otsuka, N. Nishitani, T. Ogawa, T. Tsugawa, T. Maruyama, S. E. Smirnov, V. V. Bychkov, and B. M. Shevtsov
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 113 ページ: A12312
  • DOI: 10.1029/2008JA013417
  • 査読あり
• [学会発表] Ground-based imaging observations of magnetosphere-ionosphere coupling processes in the inner magnetosphere (2012)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K.
  • 学会等名: International Symposium on Solar-Terrestrial Physics
  • 発表場所: Pune, India
  • 年月日: 20121106-09
  • 招待講演
• [学会発表] Response of the Earth's inner magnetosphere to the extreme interplanetary conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K.
  • 学会等名: XXV IUGG General Assembly
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 20110628-0707
  • 招待講演
• [学会発表] 超高層大気イメージングシステムによる熱圏・中間圏の地上ネットワーク観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 塩川和夫、大塚雄一、大山伸一郎、野澤悟徳
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 20100523-28
  • 招待講演
• [学会発表] Observations of the middle and low latitude thermosphere using the Optical Mesosphere Thermosphere Imagers (OMTIs) (2008)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K., Y. Otsuka, and T. Ogawa
  • 学会等名: 37th COSPAR Scientific Assembly
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 20080713-20
  • 招待講演
• [学会発表] Turning of MSTID motion from southwestward to northeastward observed by an airglow imager at Paratunka, Russia (2008)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K., Y. Otsuka, N. Nishitani, T. Ogawa, T. Tsugawa, Sergey Smirnov, Vasiliy Bychkov, and Boris M. Shevtsov
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 2008 Meeting
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 20080616-20
  • 招待講演
• [学会発表] Observations of small-scale waves in the mesosphere and thermosphere using multi-point airglow imagers (2008)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K., Y. Otsuka, T. Ogawa
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 2008 Meeting
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 20080616-20
  • 招待講演
• [学会発表] Optical investigation of the ionospheric and atmospheric dynamics. How can we learn something more that is significant? (2008)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, K.
  • 学会等名: 12th International Symposium on Equatorial Aeronomy (ISEA-12)
  • 発表場所: Crete, Greece
  • 年月日: 20080518-24
  • 招待講演
• [備考] 本研究で得られたファブリ・ペロー干渉計、高感度全天カメラ、磁力計のデータは、プロットとして以下のWebページで公開している。
  • URL: http://stdb2.stelab.nagoya-u.ac.jp/omti/index.html
• [備考]
  • URL: http://stdb2.stelab.nagoya-u.ac.jp/magne/index.html