宇宙空間からの高エネルギー粒子降下による極域大気変容の南北共役性の研究

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22KK0049
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 門倉 昭 国立極地研究所, 先端研究推進系, 教授 (70185883)
• 研究分担者: 小財 正義 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構(機構本部施設等), データサイエンス共同利用基盤施設, 特任研究員 (60781739) ; 片岡 龍峰 国立極地研究所, 先端研究推進系, 准教授 (90462671)
• 研究期間 (年度): 2022-10-07 – 2028-03-31
• キーワード: 南北共役性 / アイスランド観測 / 南極昭和基地 / オーロラ現象 / 高エネルギー粒子降下 / 極域大気変容

研究実績の概要

2023年9月9日～18日の間、アイスランドの2観測点（チョルネス、フッサフェル）に3名（門倉（研究代表者）、他大学共同研究者2名）が出張して各種保守作業を実施するとともに、通年の自動観測を継続した。チョルネスでは、3名により、プロトンオーロラスペクトログラフ機器一式の撤収の他、不具合が発生していた無線LAN装置、超高層モニタリングデータ用データロガー、Watec全天カメラ用ビデオサーバー、高速オーロライメージャの修復作業、フラックスゲート磁力計のアライメント調整などを行った。フッサフェルでは、2名により、持ち込んだBe-7大気中濃度測定用サンプラーの設置・観測開始、ナイトビュア型全天ＴＶカメラの撤収、掃天フォトメータの撤収・持ち帰り、リオメータアンテナ修理、イメージングリオメータ被害状況確認、NTPサーバーの再設置、フラックスゲート磁力計のアライメント調整、その他保守作業などを行った。9月13日と16日には、アイスランド大学科学研究所の対応研究者（Gunnlaugur教授）を訪問し情報交換と持帰り輸送物資の委託を行った。チョルネス滞在中の9月12日には、約60km南のKarhollにあるCIAO（China Iceland Joint Arctic Observatory）を訪問し、アイスランド側の関係者に内部を案内してもらい、観測所の状況や今後の予定などについて情報交換を行った。
あらせ衛星との同時観測イベント3夜、昭和基地との同時観測イベント4夜、のデータ取得が出来た。
アイスランド観測についての下記WEBページを整備した他、IUGONETシステムによるデータ公開も進めた：
https://polaris.nipr.ac.jp/~aurora/uapm/ConjugateObs_index.html
アイスランドと昭和基地データを用いた論文が3篇、国際学術誌に出版された。

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

アイスランドの2観測点に出張して、各種機器の修理・保守作業、観測終了機器の撤収、Be-7大気サンプラーの再設置・運用再開、アイスランド大学の共同研究者との情報交換、中国アイスランド北極観測所の現状の把握、などを計画通り順調に実施出来た。また、他大学の若手研究者に現地の状況を理解して頂き、今後の共同研究の進展についても打ち合わせることが出来た。
国内においては、アイスランド観測についてのWEBページの整備やデータ処理・公開を進めることが出来た他、Be-7観測に関する共同研究や将来の宇宙線観測についての検討なども進めることが出来た。
新規導入する予定のスペクトルリオメータについては、主担当の共同研究者が南極越冬観測から帰国後の次年度に、昭和基地側や海外の他観測点での同様な観測器の稼働状況なども参考にして、改めて具体的な導入計画を策定することとした。

今後の研究の推進方策

研究分担者や協力者、その他アイスランド観測に関係する共同研究者との間での協議・打合せを定期的に行い、スペクトルリオメータや全天単色イメージャの新規設置計画や、宇宙線観測装置設置可能性の検討、アイスランドー昭和基地共役点観測データを用いたデータ解析、研究成果創出、及びデータ公開を計画的に推進する。

次年度使用額が生じた理由

全体計画の遂行を考慮して、スペクトルリオメータと全天単色単色イメージャの新規購入・作成を次年度に延期したため。スペクトルリオメータについては、次年度の購入を検討する。

研究成果

• [国際共同研究] アイスランド大学(アイスランド)
  • 国名: アイスランド
  • 外国機関名: アイスランド大学
• [雑誌論文] Longitudinal Development of Cosmic Noise Absorption Based on Multipoint Observations at Subauroral Latitudes During Storm‐Time Substorms on 25-28 August 2018 (2024)
  • 著者名/発表者名: Kato Yuto、Shiokawa Kazuo、Tanaka Yoshimasa、Ozaki Mitsunori、Kadokura Akira、Oyama Shin‐ichiro、Oinats Alexey、Connors Martin、Baishev Dmitry
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 129 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2023JA031950
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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
• [雑誌論文] Data mining of cosmic-ray anisotropy observed with the Global Muon Detector Network (2023)
  • 著者名/発表者名: Kozai Masayoshi、Hayashi Y.、Kato C.、Munakata K.、Masuda Y.、Iwai K.、Rockenbach M.、Dal Lago A.、R. S. Mendonca R.、Echer E.、V. Bageston J.、R. Braga C.、K. Al Jassar H.、M. Sharma M.、L. Duldig M.、E. Humble J.、Kadokura A.、Kataoka R.、Miyake S.、Sabbah I.、Mangeard P.-S.、Kuwabara T.、Evenson P.
  • 雑誌名: Proceedings of 38th International Cosmic Ray Conference - PoS(ICRC2023) 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.22323/1.444.1279
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Atmospheric Ionizations by Solar X‐Rays, Solar Protons, and Radiation Belt Electrons in September 2017 Space Weather Event (2023)
  • 著者名/発表者名: Murase Kiyoka、Kataoka Ryuho、Nishiyama Takanori、Sato Kaoru、Tsutsumi Masaki、Tanaka Yoshimasa、Ogawa Yasunobu、Sato Tatsuhiko
  • 雑誌名: Space Weather 巻: 21 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2023sw003651
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rigidity dependence of long-term cosmic ray variation (2023)
  • 著者名/発表者名: Kato Chihiro、Munakata Kazuoki、Kataoka Ryuho、Miyake Shoko、Kozai Masayoshi、Hayashi Yuki、Masuda Yoshiki、Matsumoto Mizuki
  • 雑誌名: Proceedings of 38th International Cosmic Ray Conference - PoS(ICRC2023) 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.22323/1.444.1277
  • オープンアクセス
• [学会発表] 国立極地研究所におけるオーロラデータアーカイブの現状と将来 (2024)
  • 著者名/発表者名: 門倉昭
  • 学会等名: 極域データサイエンスに関する研究集会 II
• [学会発表] 地上ミューオン計を用いた銀河宇宙線異方性のrigidityスペクトルの推定 (2024)
  • 著者名/発表者名: 小財正義, 門倉昭, 片岡龍峰, 加藤千尋, 宗像一起, 三宅晶子, 櫻井敬久
  • 学会等名: 日本物理学会2024年春季大会
• [学会発表] 大気中宇宙線生成核種Be-7の観測データセットについて (2024)
  • 著者名/発表者名: 櫻井敬久, 門叶冬樹, 武山美麗, 小財正義, 門倉昭
  • 学会等名: 極域データサイエンスに関する研究集会 II
• [学会発表] 国立極地研究所におけるオーロラデータアーカイブの現状と将来 (2023)
  • 著者名/発表者名: 門倉昭, 小川 泰信, 田中 良昌, 片岡 龍峰
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会2023年秋季年会
• [学会発表] Auroral conjugate observation network in Antarctica using unmanned system: Current status and future perspective (2023)
  • 著者名/発表者名: Akira Kadokura, Yoshimasa Tanaka, Yasunobu Ogawa, Ryuho Kataoka, Masaki Okada, Hisao Yamagishi, Yuichi Otsuka, Henri Robert, Gopi K. Seemala, Michael Kosch
  • 学会等名: 第14回極域科学シンポジウム
• [学会発表] GMDNで観測された宇宙線変動のデータマイニング手法を活用した研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: Masayoshi Kozai, Yuki Hayashi, Chihiro Kato, Kazuoki Munakata, Akira Kadokura, Ryuho Kataoka, Shoko Miyake
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [学会発表] Data mining of cosmic-ray anisotropy observed with the Global Muon Detector Network (2023)
  • 著者名/発表者名: Masayoshi Kozai, Y. Hayashi, C. Kato, K. Munakata, Y. Masuda, K. Iwai, M. Rockenbach, A. Dal Lago, R. R. S. Mendonca, E. Echer, J. V. Bageston, C. R. Braga, H. K. Al Jassar, M. M. Sharma, M. L. Duldig, J. E. Humble, A. Kadokura, R. Kataoka, S. Miyake, I. Sabbah, P.-S. Mangeard, T. Kuwabara, P. Evenson
  • 学会等名: 38th International Cosmic Ray Conference
  • 国際学会
• [学会発表] アイスランドでの宇宙線ミューオン観測へ向けた検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小財正義, 門倉昭, 片岡龍峰, 加藤千尋, 宗像一起, 三宅晶子, 櫻井敬久
  • 学会等名: 日本物理学会第78回年次大会
• [備考] Iceland - Syowa Conjugate Observation
  • URL: https://polaris.nipr.ac.jp/~aurora/uapm/ConjugateObs_index.html