Pi 2型磁場波動への独立成分分析の応用によるオーロラ嵐の総合的診断

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08J05443
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 徳永 旭将 九州大学, 宙空環境研究センター, 特別研究員(DC1)
• Keywords: auroral substorm / auroral breakup / substorm current wedge(SCW) / positive bay / auroral initial brihtening / 特異スペクトル分析(SSA) / M-SST / 環太平洋地磁気観測網(CPMN)

Research Abstract

Auroral substorm発生時には,磁気圏尾部と極域電離圏を結合して流れる,サブストームカレントウェッジ(SCW)という3次元電流系が形成されることが知られている.SCWの形成過程を理解することは,substorm発生機構を理解する上で,最も重要な要素である.本研究では,SCWがsubstormのオンセット過程において,どの段階から形成され始めるのかを明らかにするために,SCWが形成され始めるタイミングとauroral breakmpの開始するタイミングを統計的に調べた.SCWの形成は,夜側中低緯度で観測される,positive bayと呼ばれる地上磁場変動として捉えることができる.従って本研究では,positive bayの開始をSCWの形成開始と定義した.地上磁場データとしては,九州大学宙空環境研究センターのCPMN(環太平洋地磁気観測網)[Yumoto and CPMN Group,2001]のKAGで観測されたものを用いた.Positive bayの開始時刻は,SSA(特異スペクトル分析)を応用した変化点検出法 (M-SST)[Tokunaga et al.2010a][Tokunaga et al.2010b][Tokunaga et al.2010]により,客観的かつ精密に推定した.さらに,SCWの形成開始のタイミングと,auroral initial brighteningおよびauroral breakmpとのタイミングとの前後関係を調べた.その結果auroral ininal brightening開始とSCWの形成開始はほぼ同時であることが統計的に明らかになった.また,SCW形成開始からauroral breakmpまでは,平均で4分程度の時間がかかることも明らかになった.

Research Products

• [Journal Article] Identification of full-substorm onset from ground-magnetometer data by singular value transformation (2011)
  • Author(s): Terumasa Tokunaga, Yumoto Kiyohumi, Teiji Uozumi, CPMN Group
  • Journal Title: Memoirs of the Faculty of Sciences, Kyushu University, Series D, Earth and Planetary Sciences Volume: 32 Pages: 63-73
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 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)
  • Author(s): Terumasa Tokunaga, Daisuke Ikeda, Kazuyuki Nakamura, Tomoyuki Higuchi, Akimasa Yoshikawa, Teiji Uozumi, Akiko Fujimoto, Akira Morioka, Kiyohumi Yumoto, CPMN group
  • Journal Title: 情報処理学会論文誌「数理モデル化と応用TOM」 Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] AKR modulation and Global Pi 2 oscillation : Jan.24, 1997 event (2011)
  • Author(s): Teiji Uozumi, K.Yumoto, T.Tokunaga, S.I.Solovyev, B.M.Shevtsov, R.Marshall, K.Liou, S.Ohtani, S.Abe, A.Ikeda, K.Kitamura, A.Yoshikawa, H.Kawano, M.Itonaga
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detecting Precursory Events in Time Series Data by an Extension of Singular Spectrum Transformation (2010)
  • Author(s): Terumasa Tokunaga, Daisuke Ikeda, Kazuyuki Nakamura, Tomoyuki Higuchi, Akimasa Yoshikawa, Teiji Uozumi, Akiko Fujimoto, Akira Morioka, Kiyohumi Yumoto, CPMN group
  • Journal Title: Proceedings of the 10th WSEAS International Conference on Applied Computer Science Pages: 366-374
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Onset Time Determination of Precursory Events of Singular Spectrum Transformation (2010)
  • Author(s): Terumasa Tokunaga, Daisuke Ikeda, Kazuyuki Nakamura, Tomoyuki Higuchi, Akimasa Yoshikawa, Teiji Uozumi, Akiko Fujimoto, Akira Morioka, Kiyohumi Yumoto, CPMN group
  • Journal Title: International Journal of Circuits, Systems and Signal processing Volume: 5 Pages: 46-60
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 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 (2010)
  • Author(s): 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, CPMN Group
  • Organizer: 第81回数理モデル化と問題解決(MPS)研究会合同研究会
  • Place of Presentation: 九州大学伊都キャンパス総合学習プラザ
  • Year and Date: 20101216-20101217
• [Presentation] Detecting Precursory Events in Time Series Data by an Extension of Singular Spectrum Transformation (2010)
  • Author(s): Terumasa Tokunaga, Daisuke Ikeda, Kazuyuki Nakamura, Tomoyuki Higuchi, Akimasa Yoshikawa, Teiji Uozumi, Akiko Fujimoto, Akira Morioka, Kiyohumi Yumoto, CPMN group
  • Organizer: Proceedings of the 10th WSEAS International Conference on Applied Computer Science
  • Place of Presentation: Iwate, Japan
  • Year and Date: 20101004-20101006
• [Presentation] 特異スペクトル分析の応用による地上磁場データからのオーロラサブストーム前兆検出 (2010)
  • Author(s): 徳永旭将, 中村和幸, 池田大輔, 樋口知之, 吉川顕正, 魚住禎司, 藤本晶子, 森岡昭, 湯元清文
  • Organizer: 日本地球惑星連合2010年大会
  • Place of Presentation: 千葉県幕張メッセ
  • Year and Date: 20100522-20100527