2020 Fiscal Year Annual Research Report
Studies of the growth of plasma bubbles with multiple ground-based airglow imagers
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17H02967
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
細川 敬祐 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (80361830)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 享 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 電子航法研究所, 上席研究員 (40392716)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | プラズマブル / 赤道域電離圏 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
市販の暗視カメラを活用し，小型で簡易な単色大気光イメージャを，従来の 10 分の 1 の超低コストで開発する．安いコストと可搬性を武器に，このイメージャを低緯度・赤道域の複数地点に設置することで，電離圏 F 領域に出現するプラズマバブルの広域モニタリング観測を行う．これにより，プラズマバブルの緯度方向の成長，経度方向の伝搬を支配するダイナミクスを明らかにするだけでなく，衛星測位への影響が指摘されているプラズマバブルのリアルタイム監視システムへと発展させる．また，イメージャの開発・運用に関する情報を広く公開し，「理科教育の教材」や「環境モニタリング機器」として広く普及させ，将来的な超多点大気光観測網の構築に繋げる．本年度は，コロナ禍の影響を受け，赤道域・低緯度域への新たなイメージャの設置を行うことはできなかったものの，ドイツ航空宇宙センター（Deutsches Zentrumur Luft- und Raumfahrt: DLR）と協働でドイツ国内の Neustrelitz への小型イメージャの設置を行った．このドイツへのイメージャの設置により，低緯度・赤道域だけでなく中緯度域電離圏現象（例えば Medium-Scale Traveling Ionospheric Disturbances: MSTIDs など）のイメージング観測を行うことが期待できる．前年度に，フィリピンへのイメージャ設置が完了したことによって，フィリピン，台南，石垣島，沖縄本島というほぼ同じ経度域をカバーするイメージャネットワークによって，プラズマバブルの緯度方向の発展を明らかにすることが可能になっている．コロナ禍のために，現地に赴いてのメンテナンス作業ができないために，機器の不具合の対応ができていないステーションもあるが，全体としてはネットワーク観測を稼働させることができている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1 式の小型イメージャシステムの製作を行い，国立極地研究所の光学機器校正施設でキャリブレーション作業を行った．このイメージャをドイツに送り，DLR との共同プロジェクトとして Neustrelitz での観測を開始した．また，これまでに展開した全てのステーションで得られたデータをネットワーク経由で日本へ転送するシステムの整備を完了した．これまでに設置を行った石垣島，沖縄本島，ニュージーランド，台南，タイのチュンポン，フィリピンのイロイロのイメージャの運用に関しては，現地の共同研究者と連携しながら観測を継続している．これにより，フィリピン，台南，石垣島，沖縄本島というほぼ同じ経度域をカバーするイメージャネットワークによって，プラズマバブルの緯度方向の発展を明らかにすることが可能になっている．この観測システムによって，プラズマバブルの広域構造の可視化が可能であることを示した論文を Earth, Planets and Space 誌において出版した．また，南極に設置している同型の小型イメージャのデータを用いて極冠域の大気光現象の発生頻度を調べた論文を Journal of Geophysical Research 誌において出版した．
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナ禍の状況にもよるが，これまでに設置を行った石垣島，沖縄本島，ニュージーランドのイメージャのメンテナンス作業を現地に出張することによって実施する．また，台南とタイのチュンポンに設置されたイメージャの運用に関しては，現地の共同研究者である台湾国立成功大学の陳博士，タイ KMITL のポンチャイ博士と連携しながら，観測を継続する．これまでに構築したイメージャネットワークによって得られたデータの解析をさらに進め，電波を用いた電離圏観測との比較も行いながら低緯度域・赤道域電離圏現象の広域構造を明らかにしていく．特に，石垣島においては，電子航法研究所（ENRI）が GPS 衛星による測位信号の観測を行っており，イメージャによって観測されたプラズマバブルが GPS 測位信号の伝搬にどのような影響を与えているのかについて詳細な確認を行っていく．また，石垣島や沖縄本島，ニュージーランドやドイツにおける観測では，プラズマバブル以外にも中規模伝搬性電離圏擾乱（Medium-Scale Traveling Ionospheric Disturbances: MSTID）や，中間圏高度の大気重力波を計測できる可能性がある．この可能性について，これまでに蓄積されたデータを用いた解析を進めていく．
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