2019 Fiscal Year Research-status Report
宇宙災害回避のためのシューマン共鳴による電離圏モニタリングシステムの開発
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19K03956
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| Research Institution | Kagoshima National College of Technology |
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Principal Investigator |
池田 昭大 鹿児島工業高等専門学校, 一般教育科, 講師 (90582833)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉川 顕正 九州大学, 理学研究院, 准教授 (70284479)
藤本 晶子 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 助教 (40578803)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | シューマン共鳴 / 太陽活動 / 電離圏 / フレア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽フレアや太陽プロトンイベント(SPE)は地球電離圏の環境を激変させ、GPS測位誤差や人工衛星の寿命低下など宇宙災害の原因となる。このような宇宙災害回避のためには電離圏の変動を理解する必要がある。本研究では、地上磁場変動に現れる8.0Hz程度のシューマン共鳴(SR)を用いて、基礎研究とシステム開発の面から、電離圏変動の理解と電離圏モニタリングのシステム構築を目指している。
令和元年度は、大分県久住町の長期間にわたる誘導磁力計データから、SRの変動特性を理解するための解析を実施した。SRは周波数に全球的な下部電離圏の密度・高度変化が反映され、またSR強度は雷活動等の影響が現れることなどが知られている。本研究では、誘導磁力計データのパワースペクトルデンシティーを計算し、客観的にSRの周波数、強度を取り出す手法を確立した。この手法により、10年以上にわたる大分県久住町の誘導磁力計データからSR強度・周波数の日変化、季節変化の特性を明らかにした。さらに、SR周波数の変化が太陽のEUV（極紫外線）と対応が良いこと、SR強度はアフリカ、東南アジア、北南米といった雷活動の活発な地域の影響がいずれも現れていること等もわかった。
また、本研究プロジェクトでは上述のような科学調査とともに、システム開発を進めている。現在、大分県久住町の誘導磁力計データのデータ転送システムの開発を進めており、令和元年度の時点で必要なPCの準備、一次処理PCのセットアップができた。さらにデータ転送のために新規導入が必要なデータロガーのスペックも検討することができた。
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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
上述のように、誘導磁力計データから客観的にSR周波数・強度を抽出する方法を開発し、大分県久住町で観測されるSRの強度・周波数の変動特性が明らかにした。その結果、SR強度では日変化が主に雷活動の活発な地域（北南米、東南アジア、アフリカ）と対応してピークを持つことが分かった。また、ローカルな雷活動の影響も現れることなどが分かり、全世界の雷活動やローカルな雷活動のモニタリングとしても、大分県久住町で観測されるSRの有効性が明らかになった。
SRの周波数については、半年や1年の周期性（季節変化）を持つとともに、特に周波数北向き成分の長期変動は太陽活動とともに変化する太陽極紫外線（EUV）と相関が良いことも明らかになった。EUVの強度が増すことにより、電離圏の密度が増加、その影響がSRの周波数を増加させたと解釈できる。このことはSRが電離圏のモニタリングに有効であることを示す結果でもある。地磁気活動との対応も調査したが、長期変動という観点ではSR周波数との良い対応は確認できなかった。現在、明らかになったSRの変動特性を元に、SRの経験モデル作成を進めている。
また、本研究ではSRを用いた電離圏モニタリングシステムを構築するため、大分県久住町の誘導磁力計データのデータ転送システム開発を進めている。令和元年度から2年度にかけて、データ転送システムを完成させる予定である。令和元年度の時点で必要なPC等は準備、セットアップができ、必要なデータロガーの準備に取り掛かっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
電離圏に大きな変動を及ぼす太陽フレア・SPE（太陽プロトンイベント）発生時のシューマン共鳴（SR）を定量的に調査するためには、SRの背景の変化を除去する必要がある。令和2年度は、その背景の変化となるSR強度・周波数の経験モデルを構築する。経験モデルは、通日、地方時の関数として観測値から最適化して作成する。さらに、経験モデルの実用性を確認するため、経験モデルから得られる任意の日のSRと実際の観測値の対応を確認する。
経験モデルを作成することにより、背景となる雷活動の変動などを除去できると考えられ、今後予定している太陽フレア・SPEの調査に利用することができる。また、現時点で対応が見られなかった地磁気変動とSRの対応についても、背景変化を除去してより精密な調査をする事により、新たな知見が得られる可能性がある。
システムの開発では、誘導磁力計データをデータ転送可能な形式にするデータ一次処理PC（準備済み）と、新規データロガーの設置を大分県の久住観測点にて行う。これらの作業により、データ転送システムの構築ができる。
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| Causes of Carryover |
大分県久住町の誘導磁力計用の新規データロガーを購入予定であったが、久住町に設置済みの旧データロガーの故障により、当初予定していたものと異なるスペックのデータロガーが必要となった。このため、データロガーの購入に考えていた予算と差異が生じ、令和2年度に購入する事とした。以上が次年度使用額が生じた理由である。次年度使用額は、新規データロガーの購入に充てる予定ある。
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Research Products
(4 results)
