2021年の宇宙天気
国⽴研究開発法⼈情報通信研究機構
宇宙環境研究室⻑
津川 卓也

1

本⽇の話題l 宇宙天気とはl 2021年の宇宙天気活動
Ø 太陽・地磁気・電離圏の概況
Ø 10⽉末から11⽉初頭の⼀連の宇宙天気現象
l 海外の宇宙天気に関する動向Ø ⺠間航空運⽤における宇宙天気情報利⽤Ø ⽶国・英国等宇宙天気政策
Ø アジアにおける動向
l 国内の宇宙天気に関する動向
Ø NICTの中⻑期計画（2021-2025年度）
l まとめ2

本⽇の話題l 宇宙天気とはl 2021年の宇宙天気活動
Ø 太陽・地磁気・電離圏の概況
Ø 10⽉末から11⽉初頭の⼀連の宇宙天気現象
l 海外の宇宙天気に関する動向Ø ⺠間航空運⽤における宇宙天気情報利⽤Ø ⽶国・英国等宇宙天気政策
Ø アジアにおける動向
l 国内の宇宙天気に関する動向
Ø NICTの中⻑期計画（2021-2025年度）
l まとめ3

宇宙天気現象の源︓太陽

光エネルギー

⾼温プラズマ・⾼エネルギー粒⼦
4宇宙天気現象の発⽣と障害

宇宙天気予報• 宇宙環境の状態を監視・予測• 宇宙や電波を利⽤する社会インフラへのリスクを軽減
5

宇宙天気の電離圏・超⾼層⼤気への影響

6本⽇の話題l 宇宙天気とはl 2021年の宇宙天気活動
Ø 太陽・地磁気・電離圏の概況
Ø 10⽉末から11⽉初頭の⼀連の宇宙天気現象
l 海外の宇宙天気に関する動向Ø ⺠間航空運⽤における宇宙天気情報利⽤Ø ⽶国・英国等宇宙天気政策
Ø アジアにおける動向
l 国内の宇宙天気に関する動向
Ø NICTの中⻑期計画（2021-2025年度）
l まとめ7太陽活動の現状
⿊点相対数

太陽⿊点

2019年12⽉
第25太陽活動周期始まる

極⼤期の太陽（2014年4⽉）

20

⿊点相対数

1922

23

24

現在

24

極⼩期の太陽（2019年12⽉）

21

25

2010年1⽉から2021年11⽉までの太陽活動変化（⾚線は予測値）

8太陽活動の現状

2021年7⽉3⽇の太陽(⽩⾊光）

2021年7⽉3⽇の太陽（紫外光）• 2021 7/3 23:29 JST、太陽⾯北半球⻄端付近X1.5フレア発⽣。
• 第25太陽活動周期で初のXクラスフレア

9

12
月
20
20
年
1月
20
20
年
2月
20
20
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3月
20
20
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4月
20
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5月
20
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20
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8月
20
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20
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10
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20
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9月
20
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10
20
月
21
年
11
月

20
19
年

第25太陽活動サイクルの太陽フレアと地磁気
太陽フレア発生回数と地磁気の状況

80
100%

70
90%

80%

60
70%

50
60%

40
50%

30
40%

30%2020%

1010%

00%

K<1K=1K=2K>3
C
M
X

1020
14
年
20 1月
14
年
20 4月
14
20 年714 月
年
20 10月
15
年
20 1月
15
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20 4月
15
20 年715 月
年
20 10月
16
年
20 1月
16
年
20 4月
16
20 年716 月
年
20 10月
17
年
20 1月
17
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20 4月
17
20 年717 月
年
20 10月
18
年
20 1月
18
年
20 4月
18
20 年718 月
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19
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20 1月
19
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20 4月
19
20 年719 月
年
20 10月
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20 1月
20
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20 4月
20
20 年720 月
年
20 10月
21
年
20 1月
21
年
20 4月
21
年
7月

2014-2021年の太陽フレアと地磁気
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%

K<1K=1K=2K>3
C
M
X

11

2020年のスポラディックE層発⽣⽇数
2020年

3130
2830
29

312925

3130
27
26

23
21
1916

16
13

10
764

10
9
7
66
5
2

104

32

118

6563

387

2

0

1月

2月

3月

4月

北海道

5月

6月
東京

7月

8月
鹿児島

9月 10月 11月 12月
沖縄

122016-2019年のスポラディックE層発⽣⽇数
2016年30292629273130
27

2017年
2726
25
21121123

23129139

2018年

2928253028261296479821197526422656119647643129732000
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
北海道
東京
鹿児島
沖縄

3029262530292830283130
29221614132827102019年

3130

211310830
2927251585432221000
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
稚内
国分寺
山川
大宜見
654230201596282751918121118975310871月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
北海道
東京
鹿児島
沖縄

13129121175417619171512131186410976101月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
北海道
東京
鹿児島
沖縄

• ⽇本では夏季にスポラディックE層（Es層）の発⽣が多い• Es層の発⽣について太陽活動依存性は⾒られない

13

本⽇の話題l 宇宙天気とはl 2021年の宇宙天気活動
Ø 太陽・地磁気・電離圏の概況
Ø 10⽉末から11⽉初頭の⼀連の宇宙天気現象
l 海外の宇宙天気に関する動向Ø ⺠間航空運⽤における宇宙天気情報利⽤Ø ⽶国・英国等宇宙天気政策
Ø アジアにおける動向
l 国内の宇宙天気に関する動向
Ø NICTの中⻑期計画（2021-2025年度）
l まとめ
14

10⽉29⽇ X1.0太陽フレア
10/29 00:35 JST に発⽣したX1太陽フレア
黒点群 2887

SDO衛星⽩⾊光観測

SDO衛星紫外光観測• 10/29 00:35 JST、太陽⾯南半球中緯度のほぼ中央⼦午線付近に位置していた活動領域2887で、X1.0太陽フレアが発⽣
15

10⽉29⽇ X1.0太陽フレア

SOHO衛星LASCOによるコロナ質量放出（CME）観測GOES衛星によるX線（上図）及びプロトン粒子（下図）の観測• X1フレアに伴い地球⽅向へ向かうCMEを観測• 静⽌軌道の太陽⾼エネルギー粒⼦（プロトン）フラックスがフレアの約30分後から上昇開始、同約2時間後にプロトン現象発⽣
1610⽉29⽇ X1.0太陽フレア

10/29 NICTウェブサイトへ情報掲載

10/29 NHK NEWSWEB• CMEが10/30PM〜31の間に地球に到来・通過し、地磁気や電離圏が乱れる可能性があると予測し、NICTウェブサイトへ情報掲載。多数のメディアで記事が掲載。
→ このCMEは10/31に地球へ到来したものの、太陽・地球間を伝搬中に⼤きく減速されたため、地球磁気圏・電離圏への⼤きな影響は発⽣しなかった。
1711⽉2⽇ M1.7 LDEフレア
11/2 12:01 JST に発⽣したM1.7 LDEフレア• 11/2 12:01 JST、太陽⾯のほぼ中央に位置していた活動領域2891においてM1.7のLDEフレア（継続時間の⻑いX線フレア）が発⽣• X1.0フレアを発⽣させた活動領域2887でも11/1〜2に引き続きM1.5、C1.3、C4.0の3つのCMEを伴うフレアが発⽣
18

11⽉2⽇ M1.7 LDEフレア
SOHO衛星LASCOによるコロナ質量放出（CME）観測GOES衛星によるX線（上図）及びDSCOVR衛星による太陽風観測（下図）• M1.7LDEフレアに伴い地球⽅向へ向かうCMEを観測。

• DSCOVR衛星が11/4 04:29 JSTに、CMEに伴う太陽⾵の衝撃波を観測。
• 11/1-2⽇にかけて複数回発⽣したCMEが、地球へ伝搬中に⼀体化して到19来したと推測される。

11⽉2⽇ M1.7 LDEフレア後の地磁気

DSCOVR衛星
太陽風観測

柿岡地磁気観測（K指数）• 柿岡地磁気観測所によると、11/4 04:41 JSTに急始型地磁気嵐が発⽣。
• 地磁気活動の指標となるK指数は６まで到達。11/6 4時JST頃に終了。 20

11⽉2⽇ M1.7 LDEフレア後の電離圏
柿岡地磁気観測（K指数）

国分寺電離圏F領域
臨界周波数

同緯度のGPS全電子数• 地磁気嵐発⽣に伴い、11⽉4⽇と5⽇の⽇中に⼤きな電離圏正相嵐（IP2） 、11⽉4⽇の夜間に⼤きな電離圏負相嵐（IN2）が発⽣

21

11⽉2⽇ M1.7 LDEフレア後の電離圏電離圏エコーの散乱を観測

電離圏エコーの散乱を観測

通常の電離圏エコー• 11/5の夜明け前
から朝にかけて、⽇本南部でプラズマバブルに伴うものとみられる電離圏の乱れを観測。

22

本⽇の話題l 宇宙天気とはl 2021年の宇宙天気活動
Ø 太陽・地磁気・電離圏の概況
Ø 10⽉末から11⽉初頭の⼀連の宇宙天気現象
l 海外の宇宙天気に関する動向Ø ⺠間航空運⽤における宇宙天気情報利⽤Ø ⽶国・英国等宇宙天気政策
Ø アジアにおける動向
l 国内の宇宙天気に関する動向
Ø NICTの中⻑期計画（2021-2025年度）
l まとめ
23

⺠間航空運⽤での宇宙天気情報利⽤• 国際⺠間航空機関（ICAO）は特に極域における通信・測位・被ばくの影響を懸念、21世紀初頭より宇宙天気情報の⺠間航空での利⽤を検討。
• ICAOは3つのグローバル宇宙天気センターを指名【US, 欧州連合(PECASUS) 、⽇豪仏加連合（ACFJ）】。 2019年11⽉より⺠間航空に対しサービス開始。2021年11⽉より中露連合（CRC）がグローバルセンターとして参⼊。2週間ごとにその役割を交代する。

短波通信のみが可能な領域• センター間のデータの共通化を⽬指し、NICTにサーバーを構築、情報共有・検討を主導して実施。
ICAOグローバルセンター

Finland
UK
Austria
Belgium
CyprusGermany
Italy
Netherland

PolandUS

PECASUSCRC

China
RussiaACFJ

Australia
CanadaFranceJapan

2週間交代で主センターを交代

OPMET

アドバイザリ
AFTN

24

⽶国の動向• 2011年12⽉、⽶国・国⼟安全保障省は、戦略的国家リスクアセスメント（SNRA）を作成。
• 宇宙天気は、国⼟安全保障に⼤きな影響を与える可能性のある地震や津波など9つの⾃然災害の1つとして位置づけられた。

• 2015年10⽉ホワイトハウス
より、「国家宇宙天気戦略」「宇宙天気アクションプラン」が発表された。
25

⽶国の動向
•2020年10⽉、トランプ⼤統領が、⽶国の宇宙天気予測能⼒と対策・連携強化する超党派法案に署名「Promoting Research andObservations of Space Weather toImprove the Forecasting of Tomorrow（PROSWIFT）Act」法案
https://spacewx.com/news/proswift-act/••

2021年5⽉、⽶国海洋⼤気庁（NOAA）は、PROSWIFT Act法に基づき「宇宙天気アドバイザリーグループ（SWAG）」の創設を発表。学術界、商業宇宙天気セクタ、エンドユーザー・コミュニティから5名ずつ計15⼈で構成。
宇宙天気省庁間ワーキンググループに対し、宇宙天気関連事業や研究開発等の促進・調整、統合的な戦略策定及び実装等について助⾔する役割を担う。

https://www.weather.gov/swag
26

英国の動向• 2021年9⽉、英国ビジネス・エネルギー・産業戦略省
は、甚⼤な宇宙天気現象へに備え、今後5年間を⾒通した対処戦略「深刻な宇宙天気への対処戦略」を策定。
（前回2015年に「宇宙天気戦略」を発表）
Ø ESAのL5衛星ミッションへの⽀援、宇宙天気とその影響を予測する能⼒を向上するための研究加発投資、社会インフラへの影響の理解等促進。
Ø 深刻な宇宙天気現象に対する対処計画の策定、産業界の宇宙天気への耐性を⾼めるための対策・演習を実施
Ø 対処計画の迅速な実施、性格な情報の産業界・⼀般市⺠への周知https://www.gov.uk/government/publications/uksevere-space-weather-preparedness-strategy

27

社会的インパクト

英国の動向

発⽣する可能性https://www.gov.uk/government/publications/national-risk-register-2020

英国2020年版国家リスク登録簿（National Risk Register）

28

国際機関の動向• 国連防災機関（UNDRR）と国際学術会議（ISC）が共同で、2019年5⽉に仙台防災枠組に関連するハザードの全容を明らかにするための技術作業部会を設置。ハザードリストを2020年に発⾏。
• 2021年10⽉に公表された詳細なハザードリストにおいて、宇宙天気は8つの⼤分類のうちの⼀つ「地球外ハザード」に細分化して位置付けられた。

UNDDR発⾏
ハザードリスト（2020年）

地磁気嵐

電離圏嵐
短波通信障害太陽嵐

https://council.science/publications/hazard-information-profiles/

UNDDR発⾏
ハザード詳細定義（2021年10⽉）
29

NICT東南アジア域電離圏観測網

2020年1⽉ プラズマ
バブル監視⽤VHF
レーダー設置2021年10⽉
SEALIONウェブサイトリ
ニューアルVHFレーダー
QLプロット公開30

タイ宇宙天気監視体制構築準備• 2019年11⽉、タイの宇宙機関GISTDAはタイにおける宇宙天気監視体制構築を⽬指し、NICTとMoUを締結。
• タイにおける宇宙天気予報サービスや東南アジア域における宇宙天気観測網の構築に向けた取り組みを実施。
• 2021年6⽉、タイの⾼等教育・科学研究・イノベーション省政策局から、⽩書「Earth Space
System Frontier
Research」発⾏。宇宙天気関連の研究について盛り込まれ、NICTの貢献も明記された。

2019年NICT-GISTDA MoU締結

タイ・GISTDA宇宙天気予報センター（準備中）
https://www.gistda.or.th/main/en/taxonomy/term/1353

31

本⽇の話題l 宇宙天気とはl 2021年の宇宙天気活動
Ø 太陽・地磁気・電離圏の概況
Ø 10⽉末から11⽉初頭の⼀連の宇宙天気現象
l 海外の宇宙天気に関する動向Ø ⺠間航空運⽤における宇宙天気情報利⽤Ø ⽶国・英国等宇宙天気政策
Ø アジアにおける動向
l 国内の宇宙天気に関する動向
Ø NICTの中⻑期計画（2021-2025年度）
l まとめ32

宇宙天気災害に向けた科学提⾔のためのベンチマーク（ダイジェスト版）
2020年10月公開
https://www2.nict.go.jp/spe/benchmark/

⼈類の健康や社会インフラに影響を与える宇宙放射線や地磁気嵐などの宇宙環境変動を「宇宙天気」と呼びます。宇宙天気現象の社会影響について、現在得られている知⾒を駆使して検討を⾏いました。
表１は、分野および発⽣頻度別の影響の有無を⽰しています。⽇常的な発⽣規模から、1000年に1度発⽣するような巨⼤規模までの現象の⽇本社会影響を、影響なし(緑⾊)・あり(橙)・影響⼤(⾚)で分類して⽰しています。
表1. 分野および発⽣頻度別の影響マトリクス
分野

影響と被害

障害を起こし得る宇宙天気現象

電⼒

停電（送電線の過電流）

地磁気誘導電流（GIC）

衛星運⽤

宇宙機（表⾯帯電）

⾼エネルギー電⼦

通信・放送

短波(HF)通信の障害
超短波(VHF)通信の障害

測位利⽤

測位精度の劣化

通信障害
航空運⽤
測位精度の劣化有⼈宇宙活動地上⽣活

航空乗務員の被ばく
宇宙⾶⾏⼠被ばく
地上での被ばく

カラースケール

影響が無視できる範囲

⽇常〜複数回/年

発⽣頻度と影響

1回/1年

1回/10年

1回/100年

1回/1000年

電離圏嵐（負相嵐）デリンジャー現象
極冠吸収（PCA）
プラズマバブルスポラディックE層
電離圏正相嵐プラズマバブル
電離圏シンチレーション
デリンジャー現象
極冠吸収（PCA）
プラズマバブルスポラディックE層
電離圏正相嵐プラズマバブル
電離圏シンチレーション
太陽⾼エネルギー粒⼦(SEP)
太陽⾼エネルギー粒⼦(SEP)
太陽⾼エネルギー粒⼦(SEP)

バックアップの準備などの適切な対応を要する範囲

運用の継続が困難になる範囲

33

NICT宇宙天気予報業務の現状
swc.nict.go.jp• 国内ユーザー︓衛星運⽤、航空、電⼒、測位、電波利⽤者、学術利⽤、等• 電⼦メール登録者︓7000件• Webアクセス︓70,000件/⽉• Facebook, Twitterでも情報提供中

稚内

NICT 本部

予報センター
副局

宇宙天気予報センター
最近の動向

イオノゾンデ神⼾

• ICAO サービスイン (2019/11/7〜)
国分寺• 24時間運⽤ (2019/12/1〜)• 予報会議オンライン化（2020〜）
• 強靭化

⼭川

⼤宜味

太陽電波観測システム• システムの⼆重化• 通信回線増強• 神⼾副局

34

NICT第5期中⻑期計画（R3-7年度）
テーマ︓宇宙天気予報精度向上とニーズに即したサービス提供

太陽太陽⾵

磁気圏・電離圏

観測︓国際協⼒のもと地上観測の拡充
衛星・⾶翔体による定常宇宙天気監視の検討
予測︓観測と数値予報モデルを⽤いたデータ同化⼿法の開発による精度向上
過去の観測結果を教師データとしたAIを⽤いた経験モデル開発提供︓ユーザーとの対話によるニーズの調査
ユーザーニーズに即したアプリケーションの開発、情報提供必要とされる情報を必要とされる頻度・精度で必要とされるユーザーに提供
準天頂衛星によるアジア・オセアニア域での⾼精度測位

⼈⼯衛星・⽉・深宇宙探査への宇宙環境情報提供
宇宙天気災害ベンチマーク作成による防災・減災
35

衛星による宇宙天気監視の検討
衛星帯電センサ

太陽高エネルギー
陽子センサ開発

放射線帯電子センサ• 宇宙天気予報や社会インフラへの影響を予測するためには、衛星軌道上の宇宙環境モニタが必要となるが、⽇本上空には宇宙環境モニタを搭載した実利⽤衛星がない。
• 現状は、⽶国上空にあるGOES衛星のデータを利⽤している状況。
→ 気象庁と⽇本の宇宙天気を観測するための衛星搭載センサー開発について検討。

36

ひまわりの⾼機能化研究技術開発• 内閣府の宇宙開発利⽤加速化戦略プログラム（スターダストプログラム）「ひまわりの⾼機能化研究技術開発」は国⼟交通省（気象庁）と総務省の連名で提案。R3年度 気象庁1.3億円、総務省1.2億円、R3から3年間の計画。
• 総務省「令和３年度情報通信技術の研究開発︓ひまわりの⾼機能化研究技術開発」にNICTと東京都市⼤学の共同提案が採択（9⽉）。
ひまわりの高機能化技術開発（EM開発） FM開発・統合試験

打ち上げ 運用・サービス開始

2021〜（期間：3年間）

2028（予定）

2024

37

衛星帯電評価リアルタイム表⽰システム︓SECURESSpace Environment Customized Risk Estimation for Satellite
2021年7⽉web公開開始

https://aer-nc-web.nict.go.jp/ssc/

衛星表⾯帯電評価
衛星が密集する静⽌軌道のプラズマ環境を抽出し、衛星帯電モデルと組み合わせて、帯電状況を評価。
(#衛星スペックは模擬的なものを使⽤)

リアルタイム磁気圏シミュレーション

静⽌軌道⾯を切り開いた図+
任意の位置を選択するとプラズ
マ環境抽出、その位置での表⾯帯電評価

衛星帯電モデル【出⼒イメージ】
位置︓6.6Re, 磁気緯度10度、経度135度
電⼦密度・温度︓1/cc、10keV
イオン温度・密度︓1/cc、20keV
表⾯帯電値︓800eV→ 静⽌軌道の宇宙放射線・衛星帯電量計測計画（CHARMS）及び磁気圏・放射線帯モデルの⾼度化を進め、衛星事業者等ユーザーのニーズに沿う⾼精度な情報を提供

38

オーロラアラート
https://aurora-alert.nict.go.jp/••

2021年4⽉リニューアル

⾼速計算システムを⽤いた磁気圏シミュレーションデータを元に、オーロラ出現予測マップを作成・公開。
過去・現在・未来のオーロラの出現場所を予測して世界地図上で表しています。
オーロラの出現が予想される場所を緑やピンク⾊で表⽰します。

39

電波伝搬シミュレータ︓HF-START
http://hfstart.nict.go.jp/

2021年3⽉web公開開始

CQ ham radio 2021年 5⽉号
40

まとめ• 2019年12⽉より開始した第25太陽活動周期は、初のXクラスが観測されるなど徐々に活動が活発化してきている。
• 国際動向Ø ICAO︓中露連合参⼊し、4センター体制で滞りなく運⽤Ø ⽶国︓NOAAに宇宙天気アドバイザリーグループ創設、英国︓2021年9⽉「深刻な宇宙天気への対処戦略」を策定、タイ︓宇宙天気監視体制構築準備など、宇宙天気への関⼼が⾼まり、体制強化等が進められている• 国内動向Ø 2021年4⽉より、NICTは新体制のもと5年間の第5期中期研究期間を開始
Ø 観測︓衛星搭載センサによる定常観測に向けた取組、国際協⼒のもと地上観測の拡充
Ø 予測︓観測と数値予報モデルを⽤いたデータ同化、AI予報モデル開発
Ø ユーザーニーズに沿う情報提供のためのアプリケーションの研究開発• 今後の展望Ø ⼈⼯衛星・⽉・深宇宙探査への宇宙環境情報提供
Ø 準天頂衛星によるアジア・オセアニア域での⾼精度測位
謝辞︓研究開発・業務の⼀部は、総務省委託業務「0155-0099 電波伝搬の観測・分析等の推進」によって⾏われたものである。

41