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2011 年度 実績報告書

EMF駆動型磁気圏電離圏結合シミュレータによる全球Cowlingチャンネルの解明

研究課題

研究課題/領域番号 22540460
研究機関九州大学

研究代表者

吉川 顕正  九州大学, 宙空環境研究センター, 講師 (70284479)

研究分担者 寺田 直樹  東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (70470060)
キーワード磁気圏電離圏結合 / Cowlingチャン / オーロラ過程
研究概要

本研究計画は、(1)非線形Walen-relationを応用した磁気圏起源"emf"抽出スキームの開発、(2)Hall電流共役法を適用した電流系分離・可視化のスキームの開発、(3)グローバル磁気圏シミュレータとの結合による"emf"駆動型磁気圏電離圏結合シミュレータの完成、(4)本シミュレータの稼働による全球Cowlingチャンネルの精査、(5)得られた結果と理論モデルの比較研究によるMHD磁気圏と結合したCowlingチャンネルの学理の確立で構成される。
23年度は、非線形Walen-relationを応用した磁気圏起源"emf"抽出スキームの開発とHall電流共役法を適用した電流系分離法のスキームを、磁気圏MHDシミュレータと結合させ、グローバルな磁気圏電離圏結合シミュレータとしての稼働テストを行う予定であった。しかしながら、震災の影響もあり、当初計画していた共同研究者である東北大学寺田直樹準教授との協働作業に遅れが生じたため、急遽計画を変更し、グローバルシミュレータを必要としないAlfven波と極域電離圏に於けるCowlingチャンネル形成過程の問題に取り組んだ。
本研究により(1)電流キャリアの遷移過程を考慮に入れた、3次元電離圏に於ける電離層伝導度の時間発展理論を完成させ、更に(2)これらをAlfven波が介在した磁気圏電離圏結合過程に応用することにより、従来のグローバルシミュレーションではパラメータ化されていた電気伝導度変動の物理モデル化に成功した。これにより、極域オーロラ形成過程をグローバルMHDシミュレーションに組み込む方法論を確立することが出来た。これらの結果は、国際学術誌Journal of Geophysical Research-Space Physicsに2編の論文として投稿され」、それぞれ受理・出版された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

震災の影響による、計画変更が余儀なくされたが、計画を変更し、Alfven波と極域電離圏に於けるCowlingチャンネル形成過程の定式化に取りくむ事により、結果としてCowlingチャンネル形成過程の理解は大きく進んだと言える。

今後の研究の推進方策

当初計画に掲げた、"emf"駆動型磁気圏電離圏結合シミュレータによる全球Cowlingチャンネルの精査は、引き続き取り組むが上記に挙げた震災の影響により、その完成は最終年度では難しいかもしれない。しかしながら、23年度に進めた研究の成果により、Alfven波による極域Cowlingチャンネル形成理論の確立は本年度中に遂行可能であり、更にそこで得られた知見を下に、全球Cowlingチャンネル形成過程の物理モデルの作成は可能であると考えている。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (13件)

  • [雑誌論文] Reformulation and energy flow of the Cowling channel2011

    • 著者名/発表者名
      Fujii, R., O. Amm, A. Yoshikawa, A. Ieda, and H. Vanjamakki
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res

      巻: 116 ページ: A02305

    • DOI

      DOI:10.1029/2010JA015989

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A statistical investigation of the Cowling channel efficiency in the auroral zone2011

    • 著者名/発表者名
      Amm O., R. Fujii, K. Kauristie, A. Aikio, A. Yoshikawa, A. Ieda, H. Vanhamaki
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res

      巻: 116 ページ: A02304

    • DOI

      DOI:10.1029/2010JA015988

    • 査読あり
  • [雑誌論文] AKR modulation and global Pi2 oscillation2011

    • 著者名/発表者名
      T. Uozumi, K. Yumoto, S. Abe, I. Ikeda, A. Yoshikawa
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res

      巻: 116 ページ: A06214

    • DOI

      DOI:10.1029/2010JA016042

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A self-consistent synthesis description of J.Geophys.Res magnetosphere-ionosphere coupling and scale-dependent auroral process using shear Alfven wave2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A., O.Amm, H.Vanhamaki, R.Fujii
    • 雑誌名

      J.Geophys.Res

      巻: 116 ページ: A08218

    • DOI

      doi:10.1029/2011JA016460

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-consistent formulation for the evolution of ionospheric conductances at the ionospheric E region within the M-I coupling scheme2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A., A.Nakamizo, O.Amm, H.Vanhamaki, R.Fujii, Y.-M.Tanaka, T.Uozumi, K.Yumoto, S.Ohtani
    • 雑誌名

      J.Geophys.Res

      巻: 116 ページ: A09223

    • DOI

      doi:10.1029/2011JA016449

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An empirical model of the quiet daily geomagnetic field variation derived from CPMN 210 MM data from 1996 to 20072011

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Y., K.Yumoto, A.Yoshikawa, 他15名
    • 雑誌名

      J.Geophys.Res

      巻: 116 ページ: A10312

    • DOI

      doi:10.1029/2011JA016487

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pi 2 waves simultaneously observed by Cluster and CPMN ground-based magnetometers near the plasmapause2011

    • 著者名/発表者名
      H.Kawano, S.Ohtani, T.Uozumi, T.Tokunaga, A.Yoshikawa, K.Yumoto, E.A.Lucek, M.Andre, the CPMN group
    • 雑誌名

      Ann.Geophys

      巻: 29 ページ: 1663-1672

    • DOI

      doi:10.5194/angeo-29-1663-2011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CPMN Group,変化点検出を応用した時系列データからの突発現象の前兆検出アルゴリズム2011

    • 著者名/発表者名
      徳永旭将, 池田大輔, 中村和幸, 樋口知之, 吉川顕正, 魚住禎司, 藤本晶子, 森岡昭, 湯元清文
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌「数理モデル化と応用TOM」

      巻: Vol 4.No.3 ページ: 14-34

    • 査読あり
  • [学会発表] 磁気圏電離圏チュートリアル2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A
    • 学会等名
      第26回大気圏シンポジウム
    • 発表場所
      JAXA宇宙科学研究所・神奈川県相模原市(招待講演)
    • 年月日
      20120314-20120315
  • [学会発表] 理論的観点から見た電離圏・磁気園結合研究2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A
    • 学会等名
      国立天文台研究集会「太陽彩層と地球電離圏の接点」研究会
    • 発表場所
      国立天文台・東京都三鷹市(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-10
  • [学会発表] Cowlingチャンネル形成の理論2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A
    • 学会等名
      国立極地研究所研究集会:極域電磁圏構造の非線形発展(観測と理論的アプローチの協働を目指して
    • 発表場所
      国立極地研究所・東京都立川市(招待講演)
    • 年月日
      20111214-20111215
  • [学会発表] A new method for describing the Cowling channel coupling to the FAC system via shear Alfven wave : Conjugate Hall current analysis2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A
    • 学会等名
      AGU Fall meeting
    • 発表場所
      米国・サンフランシスコ
    • 年月日
      20111205-20111209
  • [学会発表] Illustration of Cowling channel coupling to the shear Alfven wave2011

    • 著者名/発表者名
      吉川顕正
    • 学会等名
      第35回極域宙空圏シンポジウム
    • 発表場所
      国立極地研究所・東京都立川市
    • 年月日
      20111114-20111118
  • [学会発表] 1/4波長モード磁力線共鳴振動の空間分布と共鳴特性について2011

    • 著者名/発表者名
      尾花由紀, Menk Frederick W., Waters Colin L., Sciffer Murray D., 吉川顕正, 吉川一朗, Moldwin Mark, Mann Ian R., Boteler David, Angelopoulos Vassilis, Russell C.T.
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会,第130回総会・講演会
    • 発表場所
      神戸大学六甲第2キャンパス
    • 年月日
      20111103-20111106
  • [学会発表] Timing relation between positive bay onsets, Pi 2onsets, auroral initial brightenings and auroral breakups2011

    • 著者名/発表者名
      徳永旭将, 中村和幸, 樋口知之, 魚住禎司, 吉川顕正, 森岡昭, 湯元清文, MAGDAS/CPMNグループ, 湯元清文
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会,第130回総会・講演会
    • 発表場所
      神戸大学六甲第2キャンパス
    • 年月日
      20111103-20111106
  • [学会発表] New method for describing the Cowling channel coupling to the FAC system via shear Alfven wave : Conjugate Hall current analysis2011

    • 著者名/発表者名
      吉川顕正
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会,第130回総会・講演会
    • 発表場所
      神戸大学六甲第2キャンパス
    • 年月日
      20111103-20111106
  • [学会発表] 地上-静止軌道で同時観測されたサブストーム・カレントウェッジの上向き/下向き沿磁力線電流に伴うPi2地磁気脈動2011

    • 著者名/発表者名
      魚住禎司, 湯元清文, 今城峻, 古賀清一, 小原隆博, Baishev Dmitry, Shevtsov Boris M., Milling David, Mann Ian R., 池田昭大, 阿部修司, 吉川顕正, 河野英昭
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会,第130回総会・講演会
    • 発表場所
      神戸大学六甲第2キャンパス
    • 年月日
      20111103-20111106
  • [学会発表] A new method for describing the Cowling channel coupling to the FAC system via shear Alfven wave : Conjugate Hall current analysis2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A
    • 学会等名
      Workshop on Physical Processes in Non-Uniform Finite Magnetospheric Systems-50 Years of Tamao's Resonant Mode Coupling Theory
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ・福岡市(招待講演)
    • 年月日
      20110912-20110915
  • [学会発表] Field line resonance detected by magnetic and optical measurements2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Tanaka, A.Yoshikawa, Y.Ebihara, S.Saita
    • 学会等名
      Workshop on Physical Processes in Non-Uniform Finite Magnetospheric Systems-50 Years of Tamao's Resonant Mode Coupling Theory
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ・福岡市
    • 年月日
      20110912-20110915
  • [学会発表] The Resonance Structure of Quarter-Wave ULF Pulsations2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Obana, F.W.Menk, C.L.Waters, M.D.Sciffer, A.Yoshikawa, I.Yoshikawa, M.Moldwin, I.R.Mann, D.Botele, V.Angelopoulos, C.T.Russell
    • 学会等名
      Workshop on Physical Processes in Non-Uniform Finite Magnetospheric Systems-50 Years of Tamao's Resonant Mode Coupling Theory
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ・福岡市(招待講演)
    • 年月日
      20110912-20110915
  • [学会発表] A new method for describing the Cowling channel coupling to the FAC system via shear Alfven wave : Conjugate Hall current analysis2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa A
    • 学会等名
      NICT/STEL共催2011年度中間圏・熱圏・電離圏(MTI)研究集会
    • 発表場所
      九州大学箱崎キャンパス・福岡市(招待講演)
    • 年月日
      20110829-20110830

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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