2017年の宇宙天気
国立研究開発法人情報通信研究機構

宇宙環境研究室長
石井 守

1

本日の内容• 「宇宙天気」とは？
• 宇宙天気に関わる国際および国内動向• 最近の宇宙天気状況• 宇宙天気に関わる最近のNICTの活動

2

What	  is	  “Space	  Weather?”「宇宙天気」とは？

3

宇宙天気2

記録上最大の宇宙天気現象
キャリントンイベント (1859年9月1-­2日)• 送電線が帯電• 電信オフィスが発火• 非常に明るいオーロラが発生し、夜でも新聞が読めた
6

今も起こるキャリントン級の爆発
現在キャリントン級の現象が起こった時の経済的損失の見積もり （単位：兆円）
Regions

2012年7月23日に、キャリントン級のフレアが発生。地球方向を外れたため影響はなかった。

Best

Worst

米国、カナダ

13.8

16.4

スカンジナビ
ア、英国

2.9

3.7

独・仏・伊・瑞・墺

7.4

9.5

欧州全体

10.2

13.2

日本

4.1

5.3

豪州

0.71.0

参考：東日本大震災の経済損失:  10-­25  兆円
Reference:  SWISS  Re,    Space  Weather  Workshop  2014,  April  8-­11,  2014,  Boulder  US.
7

1989年3月に発生した過去50年間で最大級の強い地磁気嵐伴う誘導電流のために焼損した米国ニュージャージー州の発電所のトランス（PSG & E 提供）

GICによる電力システムの障害例
発生時期

1940年3月24日

障害の内容
米国ミネアポリスの電力網で保護リレーの不要動作
北米・カナダの電力網で保護リレーの不要動作

1958年2月10-11日 （カナダのトロントで停電）
1972年8月4日

北米・カナダの電力網で保護リレーの不要動作

1989年3月13日

カナダのケベックで保護リレーの不要動作により、約9時間の停電：約600万人に影響

1989年3月

米国ニュージャージ州で発電所のトランスの焼損

2001年11月6日

ニュージーランドのSouth Island Power Networkで保護リレーの不要動作

2003年10月30日

スウェーデンのマルメで保護リレーの不要動作により、約1時間の停電：約5万人に影響

2003年10-11月

南アフリカ共和国の電力網でトランスの焼損

ヨーロッパでは極端宇宙天気現象に対する鉄道運行への対策を始める

10

鉄道網への影響
Space Weather Workshop 2017 (5月1日～5日、Broomfield,	  Co.)においてLeslie	  McCormack氏講演 ATKINS（政策コンサルタント）
宇宙天気現象の鉄道網への影響• 電力供給• 信号機トラブル• 車両：架空式電車線路に流れる直流電流による過熱• GNSS損失

11

International	  and	  Domestic	  Activity	  for	  Space	  Weather

宇宙天気に関わる国際および国内動向
12米国は宇宙天気を地震や津波と並べ、米国戦略的国家危機評価（US	  Strategic	  National	  Risk	  Assessment）の一つとして検討

米国の動向• 2014年11月より Space Weather Operations,
Research, and Mitigation (SWORM) タスク
フォースを立ち上げ以下の検討• 国家宇宙天気戦略（National Space Weather Strategy*）• 宇宙天気アクションプラン
（Space Weather Action Plan）••••

2015年10月ホワイトハウスより発表
2016年10月宇宙天気対応加速の大統領令
2017年5月上院議会で宇宙天気特別予算承認
2017年6-7月研究成果と実利用の連携強化白書発信予定（R2O2R plan；Extension order
13744 of Oct. 13, 2016）• 国際連携の枠組み“Space Weather as a Global
Challenge”“Space	  Weather	  as	  a	  Global	  Challenge-­‐2”
における講演模様（米国イタリア大使館）
2017年5月18日
14各国・保険機関が相次いで宇宙天気の経済インパクトを発表

極端宇宙天気：工学システムやインフラへの影響
英国王立工学アカデミー
宇宙天気：その地球及びビジネスへの影響 ロイズ社

宇宙電波障害危機管理標準マニュアル
韓国未来創造科学部

ロイズ社曰く、太陽嵐に最も脆弱な都市は「東京」ISES: 国際宇宙環境サービス(18か国が加盟。ESAがCollaborative Expert Centerとして参加)
局所的電離圏観測や地磁気観測の地上観測網が充実している他、独自の宇宙天気数値予測モデル（太陽風、磁気圏、電離圏）の開発を実施。

太陽監視衛星、太陽風監視衛星、静止軌道衛星など多くの衛星を運用し、データを提供。

ワルシャワ（ポーランド）
ボルダー （米国）

ルンド（スウェーデン）モスクワ（ ロシア）

エクセター（英国）

北京（中国2機関）ブリュッセル（ベルギー）

オタワ（カナダ）

NICT

プラハ（チェコ共和国）
グラーツ（オーストリア）

ＩＳＥＳ本部（NOAA)

ジェジュ（韓国）

メキシコシティ（メキシコ）

東京（日本）

ニューデリー （インド）
バンドン （インドネシア）

サンジョセドスカンポス（ブラジル）
ヘルマナス（南アフリカ共和国）

シドニー（オーストラリア）

国際協力によって宇宙天気予報を推進。
17

世界の宇宙天気（運用）関係組織

宇宙平和利用委員会（UN/COPUOS）

ISWI	  (International	  Space	  Weather	  Initiative) WG	  2009~2011
Long-­‐Term	  Sustainability	  WG2011~2014
Regular	  session 2015~

国連
国際民間航空機関（ICAO)IAVSWOPSG	  (International	  Airways	  Volcano	  Watch	  Operations	  Group)	  2009~2014
WG-­‐MISD	  (Meteorological	  Information	  and	  Service	  Development) 2015~

世界気象機構（WMO)ICTSW	  (International	  Coordinate	  Team	  for	  Space	  Weather)	  2009~2016
IPT-­‐SWeISS (Inter-­‐Programme Team	  on	  Space	  Weather	  Information,	  Systems	  and	  Services)	  2016	  ~国際科学会議（ICSU）

国際宇宙環境サービス（ISES）

領域活動

Space	  Weather	  Workshop
European	  Space	  Weather	  Week
Asia-­‐Oceania	  Space	  Weather	  Alliance	  2010～18

宇宙天気情報の航空機運用への利用義務化•••

国際民間航空機関（ICAO)第3付属書：航空機の運行責任者等に提供しなければならない気象情報を規定。
現在、宇宙天気情報を含めるよう第3付属書の改定が進められている。
2020年代には、宇宙天気情報が航空運用に不可欠な情報として使用される見込み

短波通信のみが可能な領域

短波通信

衛星測位
被ばく

航空運用
19

ICAOにおける文書準備スケジュール
No. ActivityPredecessor

3.1 ICAO/気象パネルでの承認に向けた宇宙天気情報の運用コンセプトの改訂

Due	  Date2016年5月

3.2 ICAO/気象パネルでの承認に向けた宇宙天気情報の品質要求

3.1

2016年6月

3.3 ICAO/気象パネルでの承認に向けた宇宙天気センター選出基準

3.2

2016年7月

3.4 ICAO第3付属書（航空気象を規定）に宇宙天気情報を追加する提案

3.1

2016年9月

3.5 宇宙天気情報マニュアルの作成

3.1	  and	  3.22017年9月

マニュアル以外の主要文書は2016年10月のICAO気象パネルにおいて承認済み

ICAO宇宙天気センター選出スケジュール
開始日終了日2017年5月

2017年6月

概要

担当者

宇宙天気情報センター意思表示の要望 ICAOについての国の書簡を発行
2017年6月 2017年9月 宇宙天気情報センターの基準に合致す 提供候補国
る能力を示す国の書簡へ回答
2017年6月 2017年7月 全てのセンター候補国のサイト訪問評価 ICAOを完了するようWMOへ要望
2017年10月 2018年2月 世界宇宙天気情報センターの候補国の WMO
サイト訪問評価および査定を実施
2018年3月 2018年4月 ICAOへ世界および地域宇宙天気情報 WMO
センターの候補国に関するレポートを提出
2018年4月 2018年4月 世界宇宙天気情報センターの候補国の ICAO
適切な数を選出
2018年6月 2018年7月 世界および地域宇宙天気情報センター ICAO
国を指名
2018年7月 2018年11月 世界宇宙天気情報の作成・発信を開始 宇宙天気情報
提供者
ICAO State Letterより一部抜粋

Recent	  Space	  Weather	  condition

最近の宇宙天気状況

22太陽活動の現状

2015年1月1日の太陽黒点相対数

太陽黒点

2000年1月から2019年1月までの太陽活動変化（赤線は予測値）
2017年1月1日の太陽232015年のデリンジャー現象
発生日

発生時間 原因となったフレアの規模

2015/01/13
2015/01/30
2015/01/302015/02/04
2015/03/03
2015/03/06
2015/03/07
2015/03/09
2015/03/10
2015/03/14
2015/03/17
2015/03/25
2015/05/05
2015/06/14
2015/06/21
2015/06/25
2015/08/21
2015/08/27
2015/08/30
2015/09/28
2015/09/29
2015/10/04

4:30-­‐5:15
0:45
5:45
2:15
1:30-­‐1:45
4:15-­‐4:30
22:15-­‐22:45
23:45-­‐0:00
3:30
4:45
23:45
4:45
22:15
1:00
1:45-­‐2:45
8:15-­‐9:00
2:15-­‐2:30
5:45
3:00-­‐3:30
4:00
5:15
2:45

M5.6/2B	  M4.9
M2.0
M1.7
M1.2/2N
M8.2/SB
M3.0	  LDEM9.2	  LDEM5.8/2N
M5.1/2B
M1.3
M1.0C8.7
X2.7
M2.0/SF
M2.0	  M2.6
M7.9/3B	  LDEM1.2/1F
M2.9
M1.4
M3.6
M2.9/SF
M1.0

現在もっとも最近に起こったXフレア（2015年5月5日）の時のデリンジャー現象

242016年のデリンジャー現象
発生日
2016/04/18
2016/07/23
2016/07/24

発生時間 原因となった(日本標準時） フレアの規模
9:30
5:15
6:15

M6.7/1F
M7.6
M2.0/SF

2016年で最大のフレア（M7.6、2016年7月23日）の時のデリンジャー現象

25

2015年のスポラディックE発生日数
スポラディックE発生日数2730292830292828262524

24

16
1075411月

102月

3103月

1412115204月

15月6月

稚内

国分寺

7月
山川8月9月542010月

2011月

31012月沖縄

山川は2015年8月31日～9月16日の間機器故障により欠測26

2016年のスポラディックE発生日数
スポラディックE層発生日数3029262927313027272625232120151211129611月

95422月13963203月

1296424月

5月

稚内

6月

国分寺

7月

山川

8月

9月

10月

011月

852012月

大宜見

稚内は2016年5月13日~19日、山川は2015年10月21日～12月31日、
大宜見は12月2日~5日の間機器故障により欠測
27

太陽フレアの発生回数
太陽フレアの発生回数
250

200

150

100

500X

M28C

K<4K=4K=529K=6K=7X
MC2016年12月

2016年11月

2016年10月

2016年9月

2016年8月

2016年7月

2016年6月

2016年5月

2016年4月

2016年3月

2016年2月

2016年1月

2015年12月

2015年11月

2015年10月

2015年9月

2015年8月

2015年7月

2015年6月

2015年5月

2015年4月

2015年3月

2015年2月

2015年1月

2014年12月

2014年11月

2014年10月

太陽フレア発生回数と地磁気の状況
太陽フレア発生回数と地磁気の状況

250
100%

90%

200
80%

70%

150
60%

50%

100
40%

30%

50
20%

10%

00%

もう一つの太陽風擾乱のもと• 強い太陽風（太陽嵐）の源として太陽フレアから発生するコロナ質量放出が知られているが、それとは別に定常的に強い太陽風が噴き出す場所がある。
• コロナホールと呼ばれるその領域は紫外線画像では暗く映る。
• 定常的に噴出された強い太陽風は太陽の自転によりスパイラル構造を持つ。

30

太陽風予測モデル

31

太陽活動周期32次の太陽活動極大はサイクル24の予想リスト

予想の成績の良い方法として、前回の太陽活動極小期の極磁場から推定する手法が挙げられる。

Hathaway and Upton, 2016

Pesnell, 201233

Recent	  NICT	  Activity	  for	  Space	  Weather

宇宙天気に関わる最近のNICTの活動34

NICT宇宙天気予報センター

Webアクセス数:  16万件/月
e-mail登録数： 10,000件
Facebook、Twitterでも情報発信

国内の主なユーザ：衛星運用機関、航空関係機関、電力事業者、短波利用機関、物理探査事業者、大学・研究機関等学術機関、アマチュア無線 等
35

NICT宇宙天気予報のための技術

極東磁力計・HFレーダー観測網

国内電離圏定常観測・太陽観測

昭和基地
での電離圏観測

イオノゾンデ太陽・太陽風観測
磁力計

SEALION

HF レーダ

宇宙天気観測網
宇宙天気シミュレーション技術

NICT宇宙天気予報技術の優位性• 西太平洋をカバーする観測網：領域最大のネットワーク• 世界トップクラスのシミュレーション技術：GAIAモデルは世界で唯一の優位性• AIによる経験モデル開発：すでに一部は実用化
36

AIを用いた太陽フレア発生予測

フレア発生確率予報

将来は、黒点群ごとにフレアの発生規模予測が可能になる
37

人工衛星のスペックを含めた
宇宙天気予報「テーラーメイド宇宙天気」

静止軌道上電子
フラックスモデル

DRTS	  衛星モデル

38

海上電離圏観測l 観測点がほぼ皆無の海上電離圏をどのように観測するかl 赤道越え電波伝搬観測l 斜め伝搬観測l 海上ブイl 得られたデータは NICTで開発している全球モデル“GAIA”により補完

韓国との連携による、斜め伝搬観測による海上電離圏擾乱の把握

電離圏斜め伝搬観測

赤道越え電波伝搬観測による海上電離圏擾乱の把握
40

海上GNSSブイによる電離圏観測

情報発信

40

PSTEP-­‐A01： next	  generation	  space	  weather	  forecast
Issues	  to	  be	  solved
課題• 高度ICT社会に対する宇宙天気の影響は未知数• 次期太陽活動極大期に向けた対策が必要• 宇宙天気情報の重要性の認識が不十分であり、社会との交流・情報共有が必要
目的• 研究者とユーザーの情報共有を促進し、ユーザーが使いやすい宇宙天気情報を作る• 次期太陽活動極大期に向けた日本独自のハザードマップを構築する

連携協力

太陽・地球圏研究

交流・情報共有

宇宙天気の影響ハザードマップの構築
41

社会活動

ハザードマップ準備状況
極端宇宙天気に対する我が国独自の「ハザードマップ」が必要
現在想定する構成
第1部:	  宇宙天気現象が社会に与える定性的影響について

第2部:定量的影
響の議論

第3部:	  災害のリ
スクマネジメント
および減災シナ
リオ

終了

現状の課題
• 災害のリスクマネジメントを我が国の宇宙天気インパクトに適応する方策• 専門家との議論を開始
Courtesy	  by	  Dr.	  Ed.	  Oughton42

まとめ• 太陽活動は2013年頃をピークにサイクル24の衰退期に入り、2020年頃に底を打つ見込み。
• その一方で、衰退期にも地磁気嵐等大きな宇宙天気現象が起こることもあり注意は必要。
• 現在の高度ICT社会において、キャリントン級のイベントが発生した時の経済効果は莫大。米国をはじめ他国ではその対策を国家が進めている。
• 我が国の対応としては、研究者と事業者が協力し、宇宙天気現象の定量的な影響を見積もり、「正しく怖がり」適切な対応マニュアルを作成することが重要。