2012年2月22-24日 STEL symposium

熱圏・電離圏変動のシミュレーションと各種観測 との連携について
Collaboration between MTI simulations and observations
Fujiwara, H., S. Nozawa, Y. Ogawa, Y. Miyoshi, H. Jin,H. Shinagawa

藤原 均 (成蹊大・理工) ・ 野澤悟徳 (名大STEL) ・小川泰信 (NIPR) ・ 三好勉信 (九大・理) ・陣英克(NICT) ・ 品川裕之(NICT)日本における Mesosphere,Thermosphere, and Ionosphere(MTI) 分野での全球モデリングの進展
中層大気大循環モデル・・九州大学
気象庁対流圏モデルの拡張
e.g., Miyahara et al. (1991), Miyoshi (1999)
大気全領域モデル・・九州大学・東北大学
熱圏全域への拡張
e.g., Miyoshi and Fujiwara (2003)
大気圏・電離圏結合モデル・・九州大学・東北大学・NICT
e.g., Jin et al. (2011)MTI分野での大型大気レーダー観測
EISCAT
(北欧)

MU
(信楽)
http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/~mu/index.html

http://www.nipr.ac.jp/~eiscat/

EAR(インドネシア)
http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/ear/index.html

PANSY
(南極)
http://pansy.nipr.ac.jp/index-j.html

MTI分野での飛翔体観測
GPS観測
ロケット観測IMAP
国外でのプロジェクト
CHAMP
FORMOSAT
C/NOFS

ISS-IMAP

将来計画

Ground-to-topside modelof Atmosphere and Ionospherefor Aeronomy (GAIA)[km]

Gaia, the goddessof the mother earth,
was born from chaos~ 500-700

ThermosphereT, ρ, V, .. variations“Cooling”
Atmospheric waves

Mesosphere
O3

StratosphereCO2enhancement

Antikenmuseen,
Berlin0Troposphere

GCM simulation by Fujiwara et al. (IAGA-book, 2011)
20 km

134 km

50 km

180 km

89 km

306 kmExample of the GAIA simulations
The first results from GAIA
30-day averaged variables in
September (15 LT)(a) Nmf2(b) Upward E×B velocity
at 300 km(c) Neutral temperature
at 110 km(d) Rain fall rate on the groundJin et al. (JGR, 2011)

Example of the GAIA simulations (2)Miyoshi et al. investigated the equatorial mass density anomaly(EMA) by using GAIA.
10-12 km/m3

Miyoshi et al. (JGR, 2011)

EISCAT observations
Svalbard
Longyearbyen:
78.2oN, 16.1oE(75.3oN geomag)
LT=UT+1hour
MLT=UT+3hourTromsø:69.6oN, 19.2oE(66.6oN geomag)

Observations on January 10, 2011
Tromsø

Longyearbyen

NeTi

Electric field at Longyearbyen

East

North

Observations on January 11, 2011
Jan 11, 2011
Tromsø

Longyearbyen

NeNe

Ti

Ti
UT

UT
E-fied@ESR

ACE Level 2 Data plot

Jan 10

07:00-13:00 UT, January 10, 2011

Jan 1107:00-13:00 UT, January 11, 2011

SuperDARN

8:30 ~ 10:20 UT, Feb 10, 2011

SuperDARN

11:00 ~ 12:50 UT, Jan 10, 2011

SuperDARN

11:00 ~ 12:50 UT, Jan 11, 2011

ESR data during the IPY observations (March 2007 ~ Feb 2008)

F10.7

Ap

Monthly averaged ion temperature Mar 2007-Feb 2008

IRI-2007(Fujiwara et al., EPS, in press)

Aruliah et al.,Ann Geophys, 2010.
The SCANDI neutral
temperatures provide a lower
boundary to the ion
temperatures throughout thenight, which provides
independent confirmationthat the SCANDI temperature
analysis is consistent withenergy conservation because
Ti should equal Tn when there
is no input of magnetosphericenergy.

CHAMPによる２４時間の質量密度計測例

3/7

3/24

3/18

8/20

まとめ
近年、中間圏・熱圏・電離圏（MTI）分野において、モデリング、レーダー観測、飛翔体観測が大いに進展している。
これらの成果を有効利用することにより、総合的な研究(現象の全体像の理解)が可能になるものと考えられる。
例： 人工衛星、EISCAT、SuperDARN、数値モデル、、、、によって太陽風起源のエネルギーが超高層大気で消費されるまでの一連のプロセスを追いかけることができる。
様々な研究ツールが生み出す各種データを利用するにあたって、研究グループ間での情報共有は不可欠であり、またそのための有効手段の確立が重要である。

今後のシミュレーションデータの整備
北極研究・GRENE事業(大気上下結合グループ：代表 中村卓司教授)において観測、GCMシミュレーション研究を実施予定。
その他、GCMシミュレーション関連プロジェクト（PANSY、ISS-IMAPなど）の中でデータを整備し、観測･再解析データ等と比較可能にすることを検討中。
＊今回は紹介しなかったが、GAIAに気象再解析データを用いたシミュレーションが進められている(Jin et al.,submitted to JGR)。