新技術ライダー観測を活用した超高層大気下部の化学過程と物質輸送の研究

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24340121
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 中村 卓司 国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (40217857)
• 研究分担者: 阿保 真 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (20167951) ; 川原 琢也 信州大学, 工学部, 准教授 (40273073) ; 鈴木 秀彦 明治大学, 理工学部, 講師 (40582002) ; 藤原 均 成蹊大学, 理工学部, 教授 (50298741) ; 江尻 省 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (80391077) ; 西山 尚典 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (00704876)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 超高層物理学 / ライダー / 中間圏界面 / 流星フラックス / 金属原子 / 大気大循環モデル / レーダー観測 / 下部熱圏

研究実績の概要

本研究では、観測的情報が決定的に欠落している超高層大気下部の組成とその変動に関する情報を新しく開発した多波長の共鳴散乱ライダー等新技術のライダー観測を実施することで飛躍的に増大させ、先端的レーダー観測で得た下部熱圏への流星物質流入フラックスの季節変化を用い、最新のGCM モデルを投入することで超高層大気下部の物質輸送と化学過程を明らかにすることを目的とした。
課題１、新技術ライダーを用いた集中観測 多波長共鳴散乱ライダーによる集中観測を継続した。とくに鉄原子の観測を強化して実施することで大気潮汐波による温度変動とそのパターンの変動などを明らかにした。また高分解能のカルシウムイオン観測から電離圏の変動を明らかにした。これらに関する議論を進展させた。
課題２、物質フラックスのレーダー高精度観測　昭和基地大型大気レーダーでの流星フラックス観測についてソフトウェアを整備して観測実施が可能となった。また中間圏モードでのレーダー観測についても電子密度モデルを組み合わせて乱流強度も議論することができた。
課題３、取得データの解析、データベース化　南極昭和基地でのライダー観測のデータベースについて温度精度を十分検討して誤差の少ないデータを得たほか、北極や中緯度のナトリウムデータもODINなどの衛星観測データを入手してグローバルデータを作成した。
課題４、数値モデルと観測との比較　大気大循環モデルや再解析データとの比較について南極上空の温度/中間圏雲観測から大気潮汐波とプラネタリ波の相互作用など直接的な波動励起によらない大気物理現象の影響を明らかにした。
とくに海外の共同研究者とは、国内で開催されたASSW/ISAR-4国際会議に招聘して議論を進め、また国外での会議開催時にも打ち合わせを行うなど意見交換をすすめて研究を進展させた。併せて相互に訪問することで国内の関係者とも議論を深めることができた。

現在までの達成度 (段落)

27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

27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] 宇宙科学研究所(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: 宇宙科学研究所
• [国際共同研究] コロラド州立大学/ユタ州立大学/ハンプトン大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: コロラド州立大学/ユタ州立大学/ハンプトン大学
• [国際共同研究] オーストラリア南極局(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: オーストラリア南極局
• [国際共同研究] 英国南極研究所(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: 英国南極研究所
• [雑誌論文] A thermospheric Na layer event observed up to 140km over Syowa Station (69.0 degrees S, 39.6 degrees E) in Antarctica (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, T. T,; Chu, X.; Nakamura, T.; Ejiri, M.K.; Kawahara, T.D.; Yukimatu, A.S.; Hosokawa, K.
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 42 ページ: 3647-3653
  • DOI: 10.1002/2015GL064101.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 昭和基地レイリー/ラマンライダーライダーを用いた高度15-60km の重力波活動度 の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木暮優, 中村卓司, 江尻省, 西山尚典, 堤雅基, 冨川喜弘, 津田卓雄
  • 学会等名: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • 発表場所: 文京区、東京大学
  • 年月日: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [学会発表] Investigation on Na layer response to geomagnetic activities using resonance scatter measurement by Odin/OSIRIS, (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuo Tsuda, Takuji Nakamura, Mitsumu K. Ejiri, Takanori Nishiyama, Keisuke Hosokawa, Toru Takahshi,
  • 学会等名: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • 発表場所: 文京区、東京大学
  • 年月日: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [学会発表] 2011-2015 年における昭和基地レイリー/ラマンライダーを用いた大気温度観測の現 状報告, (2015)
  • 著者名/発表者名: 西山 尚典, 中村 卓司, 江尻 省, 阿保 真, 川原 琢也, 津田 卓雄, 鈴木 秀彦
  • 学会等名: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • 発表場所: 文京区、東京大学
  • 年月日: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [学会発表] 光ヘテロダイン法による波長可変共鳴散乱ライダーの送信周波数校正実験, (2015)
  • 著者名/発表者名: 江尻 省, 西山 尚典, 津野 克彦, 津田 卓雄, 阿保 真, 中村 卓司,
  • 学会等名: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • 発表場所: 文京区、東京大学
  • 年月日: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [学会発表] 共鳴散乱ライダーによる極域超高層大気の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 津田 卓雄, 中村 卓司, 阿保 真, 江尻 省, 西山 尚典, 川原 琢也,
  • 学会等名: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • 発表場所: 文京区、東京大学
  • 年月日: 2015-10-31 – 2015-11-03
  • 招待講演
• [学会発表] 南極昭和基地大型大気レーダーによって観測された中間圏重力波と中層大気 NICAM による再現実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 澁谷 亮輔, 佐藤 薫, 高麗 正史, 冨川 喜弘, 西村 耕司, 中村 卓司, 堤 雅基, 佐藤 亨
  • 学会等名: 第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
  • 発表場所: 文京区、東京大学
  • 年月日: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [学会発表] Mesosphere and lower thermosphere observations at Syowa Station, the Antarctic (69S, 40E), (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., K. Sato, M. Tsutsumi, T. Sato, JARE VIII-th term AJ1 project,
  • 学会等名: 12th international workshop on Layered Phenomena in the Mesopause Region,
  • 発表場所: Boulder, CO, USA
  • 年月日: 2015-08-10 – 2015-08-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Recent observations and studies of the middle and upper atmosphere at Syowa Station (39.6E, 69S) (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., K. Sato, M. Tsutsumi, T. Yamanouchi, T. Sato, Y. Tomikawa, K. Nishimura, M. K. Ejiri, M. Abo, T. T. Tsuda, T. Kawahara, H. Suzuki, A. Mizuno, T. Nagahama, H. Yamagishi, A. S. Yukimatu, M. Kohma, Y. Isono, T. Nishiyama, and T. S. Matsuda
  • 学会等名: AOGS 12th Annual Meeting,
  • 発表場所: SUNTEC Singapore, Singapore
  • 年月日: 2015-08-02 – 2015-08-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Horizontal phase velocity distributions of gravity waves observed by Antarctic Gravity Wave Imaging/Instrument Network (ANGWIN), using 3-D spectral analysis technique (2015)
  • 著者名/発表者名: T.S. Matsuda, T. Nakamura, M.K. Ejiri, M. Tsutsumi, M.J. Taylor, Y. Zhao, D. Pautet, T.M. Griffin, D. Murphy,
  • 学会等名: 26th IUGG General Assembly 2015,
  • 発表場所: Prague Congress Centre, Prague, Czech Repblic
  • 年月日: 2015-06-22 – 2015-07-02
  • 国際学会
• [学会発表] Coupling by Dynamics in VarSITI/ROSMIC (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, E. Yigit, C. Stolle
  • 学会等名: 26th IUGG General Assembly 2015,
  • 発表場所: Prague Congress Centre, Prague, Czech Repblic
  • 年月日: 2015-06-22 – 2015-07-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 2012年10月りゅう座流星群のMUレーダーヘッドエコー観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤原 康徳、Johan Kero、阿保 真、Csilla Szasz、中村 卓司
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] MUレーダー・流星ヘッドエコー観測によるメテオロイドの軌道決定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 阿部 新助、Johan Kero、中村 卓司、藤原 康徳、渡部 潤一、橋口 浩之
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] 波長可変ライダーによるFe温度とCa+温度の観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 津田 卓雄、江尻 省、西山 尚典、阿保 真、川原 琢也、中村 卓司
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] 南極昭和基地レイリー/ラマンライダーにより観測された中層大気の大気重力波の新しい解析方法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木暮 優、中村 卓司、江尻 省、西山 尚典、堤 雅基、津田 卓雄
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] First simultaneous observation of Ca+ densities in the E region and MSTIDs in the F region (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsumu K. EJIRI1, Takuo TSUDA, Takanori NISHIYAMA, Makoto ABO, Michi NISHIOKA, Takashi MARUYAMA, Akinori SAITO, Takuji NAKAMURA
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015,
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
  • 国際学会
• [学会発表] 中規模伝搬性電離圏擾乱発生時に共鳴散乱ライダーで観測されたCa+密度変動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江尻 省、津田 卓雄、西山 尚典、阿保 真、西岡 未知、丸山 隆、齊藤 昭則、中村 卓司
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] 南極昭和基地大型大気レーダーによる極域中間圏エコーと銀河電波吸収の同時観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西山 尚典、佐藤 薫、中村 卓司、堤 雅基、佐藤 亨、高麗 正史、西村 耕司、冨川 喜弘、江尻 省、津田 卓雄
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] Comparison of horizontal phase velocity distributions of gravity waves observed by ANGWIN, using a 3D spectral technique (2015)
  • 著者名/発表者名: 松田 貴嗣、中村 卓司、江尻 省、堤 雅基、Michael J. Taylor、Yucheng Zhao、P.-Dominique Pautet、Damian Murphy、Tracy Moffat-Griffin
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] Comparison of horizontal phase velocity distributions of gravity waves observed by ANGWIN, using a 3D spectral technique (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi S. MATSUDA, Takuji NAKAMURA, Mitsumu K. EJIRI, Masaki TSUTSUMI, Michael J. Taylor, Yucheng Zhao, P.-Dominique Pautet, Damian Murphy, Tracy Moffat-Griffi
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015,
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
  • 国際学会
• [学会発表] Simultaneous observations of polar mesosphere winter echoes (PMWE) and Cosmic Noise Absorption (CNA) by the PANSY radar (2015)
  • 著者名/発表者名: Takanori NISHIYAMA, Kaoru SATO, Takuji NAKAMURA, Masaki TSUTSUMI, Toru SATO, Masashi KOHMA, Koji NISHIMURA, Yoshihiro TOMIKAWA, Mitsumu K. EJIRI, Takuo TSUDA
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015,
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
  • 国際学会