JpGU2023スーパーレッスン「超高層大気データを解析してみよう ～地球大気から宇宙天気まで～」- SPEDAS(GUI) Virtual Machine- 超高層大気データの解析演習

Published by IUGONET Project Team, May. 2023.
http://www.iugonet.org/
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データ解析ソフトウェア：SPEDAS•Space Physics Environment Data Analysis System(SPEDAS)は、米国のUCLA、UCBを中心に開発された宇宙・超高層大気データの統合解析ソフトウェア。

•

様々な地上観測・衛星観測ミッションのデータを可視化、解析可能。

•Iterative Data Language (IDL)をベースに開発。CUIとGUIの両方が利用可能。

•

データはインターネット経由で自動的にダウンロード、読み込まれる。

•IDL Virtual Machineを利用した実行形式ファイル（GUI版）が公開されており、誰でも利用可能。

インターネット上のデータサーバユーザーのPC

自動ダウンロード
dataデータ
読み込み

SSL, Berkeley,THEMIS, GBO
CDAWeb, OMNI,ACE, Wind, etc.

ダウンロードディレクト
リは自動的に作成される.

datadata2

解析ソフトウェアのインストール
1. SPEDASのウェブサイトにアクセスする。
https://spedas.org/wiki/index.php?title=Downloads_and_Installation

1. Download the SPEDAS executablesの欄から、SPEDASのそれぞれの環境に対応する実行ファイルをダウンロードする。
2. 適当なディレクトリにコピーして、解凍する。
3. 実行ファイルをダブルクリックして、SPEDASを起動する。

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0. 準備

1. メニューからDataをクリックし、
2. Configuration Settings… を選択。

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0. 準備
1. GOESタブをクリック。

2. Remote data directory を以下に変更。

https://www.ncei.noaa.gov/data/goes-space-environment-monitor/access/3. Doneをクリック。

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宇宙天気イベント
太陽起源のフレアやコロナ質量放出等の現象は、惑星間空間や地球周辺の宇宙空間、地球大気、人間活動等へ影響を与える可能性がある。

新学術領域「太陽地球圏環境予測」ホームページからhttps://www.isee.nagoya-u.ac.jp/pstep/research/research_contents.html

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本演習で解析するイベント
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/toc/10.1002/(ISSN)1542-7390.SW-SEPT2017
X9クラスのフレアが発生した2017年
9月4～10日の宇宙天気イベント
このSpace Weatherジャーナル特集号の論文中に出てくるデータを読み込み、プロットしてみる。

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太陽フレア、太陽風、地磁気指数
X線フラックス

X線フラックス、太陽風パラメータ、地磁気指数をプロットしてみよう。

太陽風速度

Figure 2 of Owolabi et al., 2017https://doi.org/10.1029/2020SW002608

太陽風磁場（南北成分）
磁気嵐

オーロラ活動8

1. データをロードする

1. メニューからDataをクリックし、
2. Load Data from plug-ins… を選択。

または、1. このフォルダのアイコンをクリック。

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2. OMNIデータをロードする
2. 開始日時、終了日時を入力。
※Use Single Dayの☑を外す。

4. 矢印（→）をクリック。

1. OMNIタブをクリック。

5. ここに、ロードされたデータの変数名が表示される。

3. パラメータを設定。
Resolution: 5min
Data Type: *(all)103. GOES衛星データをロードする
3. 矢印（→）をクリック。

1. GOESタブをクリック。

4. ここに、ロードされたデータの変数名が表示される。

2. パラメータを設定。
Probe: GOES 15
Data Type: xrs
Resolution: 1-m
5. Doneをクリック。

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4. データをプロットする

1. メニューからPlotをクリックし、
2. Plot Layout Options… を選択。

または、

1. このアイコンをクリック。

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5. プロットするデータ（GOES X線）を選ぶ
2. Lineをクリック。

3. ここに、プロットする変数名が表示される。

1. プロットする変数を選択。
g15_xrs_avg

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6. プロットするデータ（太陽風）を選ぶ
Lineをクリック。

2. ここに、ロードされたデータの変数名が表示される。

1. 以下の変数を選択し、その都度Lineをクリック。
- OMNI_HRO_5min_flow_speed- OMNI_HRO_5min_proton_density- OMNI_HRO_5min_F とOMNI_HRO_5min_BZ_GSM は、Ctrlを押しながらクリックして2つをまとめて選択。

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7. プロットするデータ（地磁気指数）を選ぶ
Lineをクリック。

2. ここに、ロードされたデータの変数名が表示される。

1. 以下の変数を選択し、その都度Lineをクリック。
- OMNI_HRO_5min_SYM_H- OMNI_HRO_5min_AE_INDEX

3. OKをクリック。

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8. プロットを確認する

X9.3フレア

X線フラックス。

太陽風速度

太陽風衝撃波

太陽風プロトン密度

太陽風磁場（青：磁場の大きさ、緑：南北成分）

地磁気SYM-H指数（磁気嵐の指標）

磁気嵐
地磁気AE指数（オーロラ活動の指標）16電離圏の全電子数（TEC）
Xフレアに伴う電離圏の全電子数（GPS-TEC）をプロットしてみよう。

Figure 4 of Yasyukevich et al., 2018
http://dx.doi.org/10.1029/2018SW001932

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9. GPS-TECデータをロードする
1. p.7と同様にロードデータウィンドウを開く。

5. 矢印（→）をクリック。

2. IUGONETタブをクリック。

3. 観測装置を選択。
Instrument Type:
GPS_TEC

6. データの利用規約（Rulesof Data Use）が表示されるので、確認してOKをクリック。

7. ここに、ロードされたデータの変数名が表示される。
4. パラメータを設定。
Data Type: atec
Site or parameter(s)-1: *(all)Parameter(s)-2: *8. Doneをクリック。

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10. プロットするデータ（GPS-TEC）を選ぶ
1. メニューからPagesをクリックし、Newを選択。

2. p.10と同様にPlot/Layout Optionsウィンドウを開く。

Line or Specをクリック。

5. ここに、ロードされたデータの変数名が表示される。

3. 以下の変数を選択し、その都度Lineをクリック。
- g15_xrs_avg- OMNI_HRO_5min_SYM_H
4. 以下の変数を選択し、その都度Specをクリック。
- atec_keogram_geocoord_0.0- atec_keogram_geocoord_150.0

6. OKをクリック。

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11. プロットを確認する

X9.3フレア
X線フラックス。

地磁気SYM-H指数（磁気嵐の指標）

磁気嵐

経度0°におけるGPS-TEC（電離圏全電子数）

経度150°におけるGPS-TEC（電離圏全電子数）

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極域の電離圏、地磁気変動、地磁気誘導電流（GIC)
極域の電離圏パラメータ、地磁気変動、地磁気誘導電流（GIC）をプロットしてみよう。

Figure 4 of Dimmock et al., 2017https://doi.org/10.1029/2018SW002132

Figure 2 of Yamauchi et al., 2018https://doi.org/10.1029/2018SW001937

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12. 極域電離圏データをロードする
1. p.7と同様にロードデータウィンドウを開く。

5. 矢印（→）をクリック。

2. IUGONETタブをクリック。

3. 観測装置を選択。
Instrument Type:EISCAT_radar

4. パラメータを設定。
Data Type: altitude_prof
Site or parameter(s)-1: tro_vhf
Parameter(s)-2: *6. ここに、ロードされたデータの変数名が表示される。

2213. 極域地磁気データをロードする
1. 観測装置を選択。
Instrument Type:geomagnetic_field_fluxgate

3. 矢印（→）をクリック。

4. ここに、ロードされたデータの変数名が表示される。

2. パラメータを設定。
Data Type: WDC_kyoto
Site or parameter(s)-1: nurParameter(s)-2: *5. Doneをクリック。

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14. 地磁気誘導電流（GIC）データをロードする
1. GICデータ（man2017）をhttps://space.fmi.fi/gic/man_ascii/man.phpからダウンロードし、解凍する。

3. Browseをクリックし、解凍したman20170908.txtを選択。
2. メニューからDataをクリックし、Load Single FileからLoad ASCII… を選択。
4. Specifyをチェックし、hh mm ssを入力。

5. 変数名（GIC）を入力。
6. Options…をチェックし、スキップする行数を入力。

7. Options…をチェックし、
以下のように入力。

9. OKをクリック。

8. OKをクリック。

0, 0, 0, 1, 1, 1
2017, 9, 8, 0, 0, 024

15. プロットするデータを選ぶ
1. メニューからPagesをクリックし、Newを選択。

2. p.10と同様にPlot/Layout Optionsウィンドウを開く。

Line or Specをクリック。

6. ここに、ロードされたデータの変数名が表示される。

3. 以下の変数を選択し、その都度Lineをクリック。
- g15_xrs_avg- OMNI_HRO_5min_SYM_H- OMNI_HRO_5min_AE_INDEX
4. 以下の変数を選択し、Specをクリック。
- eiscat_trovhf_ne
5. 以下の変数を選択し、その都度Lineをクリック。
- wdc_mag_nur_1min_2- GIC

7. OKをクリック。

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16. プロットを確認する

X9.3フレア
X線フラックス。

磁気嵐

地磁気SYM-H指数（磁気嵐の指標）

地磁気AE指数（オーロラ活動の指標）

極域（ノルウェー）の電離圏電子密度。

極域（フィンランド）の地磁気変動（南北成分）。

極域（フィンランド）の地磁気誘導電流（GIC）。

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17. X軸, Y軸, Z軸の範囲を変更する
1. メニューからPlotをクリックし、Z Axis Options…を選択。

5. メニューからPlotをクリックし、X Axis Options…を選択。

2. パネル番号を選択。

6. Fixed Rangeをチェック。

7. 時間軸の最小値、最大値を入力。

4. Apply→OKをクリック。
3. Fixed Min/Max をチェックし、カラーバーの最小値、最大値を入力。

8. Apply to All Panels→OKをクリック。

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18. プロットを確認する
Sep. 8, 2017

磁気嵐

オーロラ活動

地磁気変動
GIC

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【演習】 次の図を作成してみよう
Sep. 6, 2017

X9.3フレア

磁気嵐

オーロラ活動

地磁気変動

GIC29参考資料
1. SPEDASのWiki （英語）https://spedas.org/wiki/index.php?title=GUI

GUI操作方法がまとめられたウェブサイト。

2. IUGONETの過去の講習会資料（日本語 or 英語）
http://www.iugonet.org/activity/purpose.jsp
これまでにIUGONETで開催された講習会で使用した資料（GUI操作方法を含む）が置かれている。

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