データ融合シミュレーションによる熱圏・電離圏変動の研究

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20540435
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 藤原 均 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (50298741)
• 研究分担者: 野澤 悟徳 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (60212130) ; 前田 佐和子 京都女子大学, 現代社会学部, 教授 (00199613)
• キーワード: 極域電離圏 / 熱圏 / EISCATレーダー / 大気大循環モデル / 数値シミュレーション / GCM

研究概要

大気大循環モデル(GCM)を用いた数値シミュレーションにより、これまでの観測から知られていた上部熱圏での特徴的な温度構造である真夜中の海度極大(Midnight Temperature Maximum : MTM)が再現された。従来の数値モデルで計算されるMTMは、振幅が極めて小さいものであったが、本研究では観測と整合的な150K程度の振幅が計算された。これは、下層大気の影響を十分に取り入れ、高次のモードの大気潮汐の影響を考慮した結果と考えられる。さらに、MTMを生成する上で、高緯度側高温領域からの流れ(移流)による効果が潮汐起源の大気の収束流に加えて重要であること、MTMによる気圧傾度力は南北風の向きの反転には影響しないであろうことが示された。このような下層大気起源の潮汐変動の影響に加えて、高緯度領域では大気重力波の影響と考えられる局所的な温度構造が時々刻々と変化する様もGCMシミュレーションにより予測されている。
EISCAT Svalbard Radar(ESR)による2007年3月から2008年2月の1年間連続観測データの解析を昨年度に引き続き進めた。従来、強い加熱源は局冠域の熱圏・電離圏領域には存在しないと考えられていたが、ESR観測によるイオン温度は電離圏経験(統計)モデルであるIRIモデルに比べ±120K程度の大振幅の日変化を示すことがわかった。これまでの我々のグループによるGCMシミュレーションの結果との比較から、局冠域での熱圏・電離圏のエネルギー収支について議論していく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Morphological features and variations of temperature in the upper ther mosphere simulated by a whole atmosphere GCM (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Fujiwara, Y.Miyoshi
  • 雑誌名: Annales Geophysicae 25 ページ: 427-437
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermospheric temperature and density variations (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Fujiwara, Y.Miyoshi, H.Jin, H.Shinagawa, Y.Otsuka, A.Saito, M.Ishii
  • 雑誌名: Proceedings IAU Symposium, Solar and Stellar Variability Impact on Earth and Planets (未定, 印刷中)
• [雑誌論文] Global structure of large-scale disturbances in the thermosphere produced by effects from the upper and lower regions : simulations by a whole atmosphere GCM (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Fujiwara, Y.Miyoshi
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 61 ページ: 463-470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gravity waves in the equatorial thermosphere and their relation to the lower atmospheric variability (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyoshi, H.Fujiwara
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 61 ページ: 471-478
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solar terminator wave and its relation to the atmospheric tide (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyoshi, H.Fujiwara, J.M.Forbes, S.L.Bruinsma
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 114 ページ: doi : 10.1029/2009JA014110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion heating in high-speed flow channel within the duskside cell of the polar-cap ion convection under large IMF-By condition (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Ogawa, K.Hosokawa, S.Nozawa, S.Oyama, T.Tsuda, A.Brekke
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 114 ページ: doi : 10.1029/2009JA014300
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial evolution of frictional heating and the predicted thermospheric wind effects in the vicinity of an auroral arc measured with the Sondrestrom incoherent-scatter radar and the Reimei satellite (2009)
  • 著者名/発表者名: Oyama, S., T.T.Tsuda, T.Sakanoi, Y.Obuchi, K.Asamura, M.Hirahara, A.Yamazaki, Y.Kasaba, R.Fujii, S.Nozawa, B.J.Watkins
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 114 ページ: doi : 10.1029/2009SA014091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature enhancements and vertical winds in the lower thermosphere associated with auroral heating during the Dynamics and Energetics of the Lower Thermosphere in Aurora (DELTA) campaign (2009)
  • 著者名/発表者名: Kurihara, J., S.Oyama, S.Nozawa, T.Tsuda, R.Fujii, Y.Ogawa, H.Miyaoka, N.Iwagami, T.Abe, K.-I.Oyama, M.Kosch, A.L.Aruliah, E.Griffin, K.Kauristie
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 114 ページ: doi : 10.1029/2009JA014398
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the source of the polar wind in the polar topside ionosphere : First results from the EISCAT Svalbard radar (2009)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, Y., I.Haggstrom, S.C.Buchert, K.Oksavik, S.Nozawa, M.Hirahara, A.P.van Eyken, T.Aso, R.Fujii
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 36 ページ: doi : 10.1029/2009GL041501
  • 査読あり
• [学会発表] EISCATスヴァールバルレーダー観測及びGCMシミュレーションによる極域熱圏・電離圏変動の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤原均・三好勉信・野澤悟徳・前田佐和子・小川泰信
  • 学会等名: 2009年度EISCAT関連研究集会
  • 発表場所: 立川/東京
  • 年月日: 20100225-20100226
• [学会発表] Thermosphere temperature and density variations (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, H., Y.Miyoshi, H.Jin, H.Shinagawa, Y.Otsuka, A.Saito, M.Ishii
  • 学会等名: International Astronomical Union General Assembly
  • 発表場所: Rio de Janeiro, Brazil
  • 年月日: 20090803-20090807
• [学会発表] ISS-IMAP計画と連携した大気圏・電離圏統合モデルの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤原均・三好勉信・陣英克・品川裕之・大塚雄一・斉藤昭則・石井守
  • 学会等名: 地球惑星科学関連学会連合大会
  • 発表場所: 幕張/千葉
  • 年月日: 20090516-20090521
• [学会発表] Basic states of the polar cap thermosphere and ionosphere : GCM simulations and ESR observations (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, H., S. Nozawa, S. Maeda, Y. Ogawa, Y. Miyoshi, H. Jin, and H. Shinagawa
  • 学会等名: IRI2009 Workshop
  • 発表場所: Kagoshima, Japan
  • 年月日: 2009-11-06
• [学会発表] Characteristics of temperature and density distributions in the equatorial thermosphere simulated by a whole atmosphere GCM (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, H., and Y. Miyoshi, H. Jin, H. Shinagawa, and K. Terada
  • 学会等名: IAGA 11th Scientific Assembly
  • 発表場所: Sopron, Hungary
  • 年月日: 2009-08-26
• [学会発表] Thermospheric and ionospheric variations in the polar cap region : observations with the ESCAT Svalbard radar and GCM simulations (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, H., and Y. Miyoshi, S. Nozawa, and S. Maeda
  • 学会等名: the Asia Oceania Geosciences Society 6th Annual Meeting
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2009-08-13