地磁気観測所テクニカルレポート 第16巻第 1 号 1-7頁 令和 2 年 3 月
Technical Report of the Kakioka Magnetic Observatory Vol.16, No.1, pp.1-7, March 2020

地磁気急変化現象 ssc 及び si の Quality 判定基準の再検討
森永健司1，大川隆志2
地磁気観測所観測課，2技術課

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2019年11月14日受領，2019年12月11日受理，2020年 3 月17日刊行

要旨

地磁気急変化現象の ssc（storm sudden commencement）と si（sudden impulse）について，その発生機構は同じであるにも関わらず，現象の明瞭度を表す Quality の判定基準が異なっていた．
そこで ssc と si で共通の Quality の判定基準を作成することを目的とし，現象の振幅に着目してssc と si の Quality 別の振幅について統計的な調査を行った．調査結果を基に，振幅で決定する
ssc 及び si の Quality 判定基準を作成した．

1 ．はじめに地磁気観測所の地磁気脈動現象を含む短周期変化現象の読み取り及び報告は，1957年の IAGA 総会での決議に基づき1957年 7 月より開始された．1980
年 4 月に地磁気短周期変化現象の内，si，bay（湾形変化），pi（irregular pulsations），pc（continuouspulsations）については国際報告の義務が廃止され，国際報告は磁気嵐と sfe（solar flare effect）のみとなったが，地磁気観測所では1980年以降も継続してこれらの短周期変化現象の読み取りを実施しており，毎年発行していた地磁気観測所報告や地磁気観測所のウェブサイトで観測成果として公表している．
報告にあたり，IGY 年報の別刷として刊行された Provisional Atlas of Rapid Variations（1961））
が地磁気短周期変化現象の読み取り手法の指針とされ，その中に個々の地磁気短周期現象に対し A，B，C の 3 段 階 で Quality（ 品 質 情 報 ）を 付 加 す るように記載されている． Provisional Atlas of Rapid
Variations に記載されている A，B，C の定義は以下の通りである．
A：very distinct
B：fair, ordinary, but unmistakable
C：poor or doubtful
ただし，地磁気観測所では，C については「poor,but unmistakable」とし，上記「poor or doubtful」のような現象は Quality D として報告対象から除いている．
©2020 Kakioka Magnetic Observatory, Japan Meteorological Agency

これら Quality 分類において現象の明瞭度判別には観測者の主観に左右される面が多く，継続的に均一な水準を保つのは困難である．そこで地磁気観測所では，より客観的に判別できるよう各地磁気短周期変化現象ごとに独自の Quality 判定基準を用いている．地磁気観測所独自の Quality 判定基準に関しては，「技術報告 第26巻特別号 観測指針−絶対観測，変化観測−（1987）」（以下観測指針という）に詳しい．
ssc の Quality 判定基準は，来栖（1971）を基に決定されており，ssc の立ち上がり振幅と磁気嵐の振幅との比で Quality を決定していた．一方，si は立
ち上がり振幅の大きさと si 発生時刻を中心とした3 時間の他の不規則変化の大きさの比で定義されるα（アルファ）指数という指数を用いて Quality を決定していた．
ssc と si は，ともに太陽風動圧による磁気圏の圧縮や膨張に伴い，磁気圏・電離圏に発生する電流に起因する地磁気の急変化現象で，現象発生後に磁気嵐に発達するか否かの違いがあるものの本質的に同じである．ところが，ssc と si の Quality の判定基準が異なるため，立ち上がりの振幅が同じであるにもかかわらず両者の Quality の判定が分かれることがよくあった．
本研究は ssc と si の Quality 判定基準の統一を目的として，柿岡，女満別，鹿屋の 3 地点ともデジタル毎秒値が得られている1999年から2016年の18年間に発生した ssc 及び si を対象として，立ち上がり振幅毎の出現個数と Quality を統計的に調査した．

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森永健司・大川隆志

調査結果を基に ssc 及び si で共通の Quality 判定基準を新たに決定し，その妥当性を評価した．
2 ．使用データ調査に使用したデータは，1999年 1 月から2016年12月までに柿岡，女満別，鹿屋で発生した Quality
C 以上の ssc 及び si 全1456個である．表 1 に観測点及び Quality 毎の出現個数を示す．
観測指針では，ssc 及び si の Quality A，B の必要条件として変化率が 1 分間に3nT（以下3nT/minという）以上と定めており，振幅が大きくても変化率の基準で Quality C となっている事例が多数含まれている．この変化率の基準を満たす事例のみを抽出した場合の Quality 毎の出現個数を表 2 に示す．
表 2 を見ると，Quality B にも変化率が3nT/min の基準を満たさない事例が数事例存在することがわかる．

3 ．振幅毎の出現個数と Quality 分布
変 化 率 が 3nT/min 以 上 の デ ー タ を 対 象 に，Quality 別に振幅毎の出現個数を調査した．表 3 〜
表 5 に ssc のみ，si のみ，両方の Quality 別のデー
タ個数，平均値，中央値，標準偏差，平均値と標準偏差より求めた振幅による Quality 分布の境界値の目安を示す．
表 3 ，表 4 をみると，より si の方が，Quality B，C の分布が広く，同じ振幅でも Quality が異なる事例が多いことがわかる．逆に ssc は振幅で見て，Quality の境界がある程度はっきりとしている．観測点による違いを見ると，si，ssc 共に柿岡，鹿屋，女満別の順に Quality 毎の平均振幅が大きくなる傾向が見られる．
今回の調査の目的は ssc と si で共通の Quality 判定基準を定めることなので，表 5 で示した両方のデータの統計結果を使用する．観測点により振幅の表2

表1

1999年 1 月から2016年12月までの柿岡，女満別，鹿屋の ssc 及び si の Quality 別の出現個数

1999年 1 月から2016年12月までの柿岡，女満別，鹿屋の変化度3nT/mi 以上の ssc 及び si の Quality 別の出現個数

表3

各観測点の ssc の Quality 別データ数，平均値，中央値，標準偏差，指標目安

表4

各観測点の si の Quality 別データ数，平均値，中央値，標準偏差，指標目安

地磁気急変化現象 ssc 及び si の Quality 判定基準の再検討

大きさが違う傾向が見られることから，観測点毎に分けて振幅による Quality 分類基準を求める．
4 ．振幅による Quality 判定基準の決定
表 5 に 示 し た， 各 観 測 点 の ssc，si の Quality
別の平均振幅と標準偏差から求めた振幅による
Quality 分類の指標目安値を見ると，A・B の境界及び B・C の境界共に重複する箇所が見られる．各観測点の重複部の1nT 刻みの Quality 毎のデータ出現数を図 1 〜 6 に示す．
Quality B と C の 重 複 部 に 関 し て， 柿 岡 は13nTから B の出現数が C より多くなる（図 2 ）．鹿屋は15nT から B の出現数が C より多くなる（図 6 ）．
女満別は，14から15nT は B と C がほぼ同数出現しており，16nT 以上で B が C より多くなる（図 4 ）．
これらの結果から，柿岡は B が13nT 以上，鹿屋は15nT 以上とし，境界が曖昧な女満別に関しては，中間をとって B は15nT 以上と決定した．

表5

図13

Quality A と B の境界については，図 1 ，図 3 ，
図 5 を見ても 3 地点共に B と C の重複部ほど明瞭に出現個数が入れ替わる境界値が見られない．そこ
で，重複部のちょうど中間あたりで，Quality B より A の方が出現数が多くなるところを見て A と Bの境界値を決定する．その結果，柿岡は29nT，女満別は34nT，鹿屋は33nT が妥当と判断した．女満別と鹿屋の閾値は1nT しか違わないが，柿岡は 4 〜5nT 程度小さくなっており柿岡と女満別・鹿屋で共通の基準を使うのは難しい．Quality A と B の閾値に関して柿岡は29nT とし，女満別・鹿屋は鹿屋に合わせて33nT とした．
5 ．si の Quality C の下限について
ssc は急始型磁気嵐の開始となるため，立ち上がり振幅が非常に小さい場合でも Quality C として採用する．si に関しては，立ち上がり振幅が小さい場
合は si と考えられる変化があっても採用しないこ

各観測点の ssc 及び si の Quality 別データ数，平均値，中央値，標準偏差，指標目安

柿岡の Quality A と B の重複部のそれぞれのデータ
出現数

図2

柿岡の Quality B と C の重複部のそれぞれのデータ
出現数

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森永健司・大川隆志

図3

女満別の Quality A と B の重複部のそれぞれのデー
タ出現数

図4

女満別の Quality B と C の重複部のそれぞれのデー
タ出現数

図5

鹿屋の Quality A と B の重複部のそれぞれのデータ
出現数

図6

鹿屋の Quality B と C の重複部のそれぞれのデータ
出現数

表6

QualityC の si のデータ数，平均値，中央値，標準偏差，下限目安とがあるため，Quality C の下限の閾値も決定しておく必要がある．Quality C は変化率に閾値を設定していないため，全ての Quality C の si を対象に調査を行った．表 6 に Quality C の si の振幅の平均値，中央値，標準偏差，平均値と標準偏差より求めた指標目安を示す．
3 地点共に平均値，中央値，標準偏差はほぼ同様の傾向を示しており，観測点による違いも1nT柿岡が低いだけとなっている．このことを踏まえ

地磁気急変化現象 ssc 及び si の Quality 判定基準の再検討
表7

表85

統計調査により求めた振幅基準の ssc 及び si の Quality 判別基準

新基準により再判定した1990年から2016年の ssc 及び si の Quality 毎の出現数

Quality C の下限は 3 地点共通で8nT と決定した．
6 ．振幅による Quality 判定の検証
本調査で求めた振幅基準の Quality 判定基準をまとめると表 7 のようになる．この基準（以下新基準という）を使用して，調査に使用した1999年から2016年の ssc 及び si の Quality を再分類しなおして，従来の Quality 基準との違いを確認した．表 8 に新基準を使用した 3 観測点の ssc 及び si の Quality毎の出現数を，表 9 に ssc の新基準と従来基準のQuality 毎の出現率を，表10に si の新基準と従来基準の Quality 毎の出現率を示す．
表10を見ると，si に関しては全観測点共通で新基準では Quality A の事例が増加していることがわかる．これは従来の Quality 判定基準では α 指数を使用していたため，磁気嵐等の擾乱中に発生した siや磁気嵐にはならなかったものの，si 発生後に地磁表91990年 か ら2016年 の ssc の 新 基 準 と 従 来 基 準 のQuality 毎の出現率

表10

1990年 か ら2016年 の si の 新 基 準 と 従 来 基 準 のQuality 毎の出現率

気がやや乱れた場合などに，振幅が十分大きい事例
でも Quality A ではなく B として判定していたためであろう．
ssc に関してはやや Quality B が減少し Quality Cが増加する傾向が見られる．これは従来の ssc のQuality 判定基準では磁気嵐の振幅も加味して ssc

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森永健司・大川隆志の Quality を決定していたため，振幅が小さい ssc
でもその後の磁気嵐の振幅が大きい場合は Quality
C ではなく B として判定していたためと推測される．
まとめ
1999年 か ら2016年 の18年 分 の デ ー タ を 使 用 して，ssc 及び si の Quality 毎の振幅の分布を調査した．調査結果を元に振幅を使用した ssc・si 共通の Quality 判定基準を決定した．新たに決定した
Quality 判定基準を用いて1999年から2016年の ssc及び si の Quality を再判定し，従来の Quality 分布との違いを検証した．ssc の Quality C の中には siの Quality C の下限値よりも小さい振幅の現象が含まれる点を除けば，従来の基準で判定した Quality
分布を大きく変えることなく，si の Quality C の下限以下の振幅を持つ現象について，ssc 及び si の共通 Quality 判定基準を定められ，同振幅で Qualityが異なるという問題が解消された．
謝辞
本研究を実施するにあたり，過去の Quality C のsi の再読取り作業にご協力いただいた，吉村純氏，笹岡雅宏氏，山崎貴之氏，海東恵美氏，吉武由紀氏（技術課），平原秀行氏（観測課），秋元良太郎氏（網走地磁気観測連絡事務所），佐々木敬悟氏（銚子地方気象台）に感謝いたします．
引用文献
IAGA symposium on rapid magnetic variations andProvisional atlas of rapid variations, pp.669-700, 1961
地磁気観測所，地磁気観測所技術報告 第26巻 特別号 観測指針 −絶対観測，変化観測−，pp.183-191，1987
来栖喜久男，IGY（1957年 7 月〜1958年）〜1968年の地磁気嵐と ssc の Quality について，地磁気観測所要報
第14巻 第01号，pp39-66，1971

地磁気急変化現象 ssc 及び si の Quality 判定基準の再検討

Reconsideration of the quality evaluation criteria of geomagnetic
sudden impulse phenomena (ssc and si)
byKenji MORINAGA and Takashi OHKAWA
Kakioka Magnetic Obser vator yReceived 14 November 2019; accepted 11 December 2019; published 17 March 2020

Abstract
The generation mechanisms of ssc (storm sudden commencement) and si (suddenimpulse) geomagnetic phenomena are the same. However, the quality criteria for expressing
the clarity of the phenomena were different. To standardize the quality criteria for ssc andsi, we investigated statistically the relationship between the amplitude and the quality ofeach phenomenon. Based on our results, we introduced new quality criteria for ssc and si as
determined by amplitude.

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