文部科学省と国立大学附置研究所・センター 個別定例ランチミーティング

第26回

名古屋大学 宇宙地球環境研究所（2022.12.09)

12:05-12:10 (5分） ： 研究所・センターの概要（草野所長）
12:10－12:25(15分）： 若手研究者からのプレゼン①三宅芙沙 准教授
「年輪に刻まれた過去の極端太陽面爆発」②大畑 祥 助教
「北極域におけるブラックカーボンの精密観測」③早川尚志 特任助教
「歴史文献による過去3000年間の激甚太陽嵐の調査と定量復元」
12:25－12:45(20分） ： 質疑応答

東海国立大学機構名古屋大学

宇宙地球環境研究所

文部科学省定例ランチミーティング
2022年12月9日

沿革

宇宙地球環境研究所は分野を超えた新たな科学研究の開拓を目指して、2015年10月に名古屋大学の３つの研究所・センターを統合して設立された。
2022年11月24日現在

宇宙地球環境研究所 (ISEE)

承継教員 40名
教授 15, 准教授 16
講師 3, 助教 6

特任教員 18名
招聘教員 20名
研究員 12名

太陽地球環境研究所地球水循環研究センター

年代測定総合研究センター

宇宙線、太陽、太陽圏、地球電磁気圏、超高層大気、大気、海洋、陸域、生態、年代測定、地質学、人類学、歴史学

ISEEのミッションと研究領域
地球・太陽・宇宙を一つのシステムとして捉え、そこに生起する多様な現象のメカニズムと相互作用を解明する。
 地球環境問題の解決と宇宙に広がる人類社会の発展に貢献する。
 宇宙科学と地球科学及び関連する様々な研究分野を融合し、新たな研究領域を開拓する。
 理学・工学・環境学研究科の大学院教育を担当し、幅広い視野を持つ人材育成を進めると共に名古屋大学の機能強化に貢献する。


宇宙地球環境研究所の研究領域

共同利用・共同研究プログラム（第4期中期 2022-2027）

若手研究者の国際共同研究などを強化するために第4期中期から上記4件の新規プログラムを開始



16カテゴリの共同利用・共同研究を公募し、毎年度約200件の課題を採択して実施している。


カテゴリ02/03/11/14/15は国外からの提案も受け付けている。
カテゴリ05/07/11/13/16は大学院生（一部博士後期のみ）も対象としている。

研究例
巨大太陽フレアを精密に予測する物理モデルを開発

不安定性理論に基づいて太陽フレアの発生を予測する物理モデル初めて開発し、巨大太陽フレアの発生位置まで精密に予測できることを実証した。宇宙天気予報の高度化と宇宙で起きる爆発現象の理解に貢献する成果として注目されている。
Kusano et al. 2020, Science
DOI: 10.1126/science.aaz2511

航空機によるスーパー台風の貫入観測2018 年に東海地方で大停電などの大災害をもたらした台風Trami(第24号) 等の貫入観測を航空機で実施している。ドロップゾンデによる直接観測データを数値予報に取り入れることで、台風の予測が改善されることを示した。

論文出版


査読論文出版数


平均234編／年、5.9編／承継教員（40名）・年

分野別：
Earth & Planetary Sciences 70.9 % Physics & Astronomy 45.4%
Field-Weighted Citation Impact: 1.57
 Top 10% Citation Percentiles: 12.1%
 Publication in Top 10% Journal Percentiles: 32.3%
 International Collaboration: 68.4%
ISEEの出版論文分野割合

融合研究プロジェクト


第4期中期目標期間（若手教員からの提案を所長リーダーシップ経費で支援して実施）







Energetic Particle Chain－高エネルギー荷電粒子降り込みが中層・下層大気に及ぼす影響－
パレオディテクターによる暗黒物質の直接探索
過去の太陽地球環境のアナログ観測記録のデータレスキュー
東南極の氷床内陸域における気候復元と宇宙環境変動に対する影響評価

第３期中期目標期間（4つの融合研究プロジェクト）
宇宙地球環境変動予測

太陽活動の気候影響

Energetic Particle Chainプロジェクトの研究テーマ

大気プラズマ結合過程

雲・エアロゾル過程

組織融合研究戦略室
名古屋大学の関連部局（理学・工学・環境学・情報学研究科、博物館、図書館、未来研）及び学外機関と協力して新たな融合研究を開拓するために2022年8月に設置本日の研究紹介
年輪に刻まれた過去の極端太陽面爆発 三宅芙沙 准教授
 北極域におけるブラックカーボンの精密観測
大畑 祥 助教
 歴史文献による過去3000年間の激甚太陽嵐の調査と定量復元
早川尚志 特任助教
三宅芙沙 准教授

大畑 祥 助教

早川尚志 特任助教

年輪に刻まれた過去の極端太陽面爆発
三宅芙沙
名古屋大学 宇宙地球環境研究所
2022年12月9日

銀河宇宙線
太陽高エネルギー粒子

自己紹介 三宅芙沙
宇宙地球環境研究所（ISEE）

©NASA

地球大気
名古屋大学
理学部・理学研究科

炭素14濃度 (‰)

屋久杉の炭素14分析
極端太陽面爆発の痕跡
世界初の発見

名古屋大学
特任助教
2014～

屋久杉

西暦775年、994年

Miyake et al. Nature 2012 西暦
Miyake et al. Nat. Commun. 2013

炭素14 ベリリウム10
年輪

氷床

アリゾナ大学
スイスETH
2015～2016

名古屋大学
准教授
2017～

年輪の炭素14や氷床コアのベリリウム10等を用いた
極端太陽面爆発の研究

極端太陽面爆発の影響 過去の事例
現代社会に甚大な被害

炭素14で見つかった極端太陽面爆発現象→観測史上最大イベントの数十倍規模に及ぶ

1859年 キャリントンイベント⇨欧米の電報システム停止
1989年 多数の太陽面爆発⇨カナダケベック州大停電©NICT

過去1万年間の極端太陽面爆発の網羅的検出
3
発生頻度や規模上限など解明へ(基盤S:2020-,代表三宅)本研究の波及効果と分野融合
自然災害の年代測定：応用例
白頭山10世紀噴火年代の決定

世界最大級の巨大噴火（過去2000年）

Hakozaki, Miyake et al., 2018

噴火年代 西暦946年

歴史分野への応用例
バイキング活動年代の決定

初めてアメリカへ渡った
Kuitems et al.,Nature, 2021 ヨーロッパ人

伐採年 西暦1021年

極端太陽面爆発の痕跡：タイムマーカーとしての利用→地域・試料種によらない世界初の指標→年代測定、層序学、古環境学分野へ大きく貢献

国際共同研究2015～2016年：アリゾナ大学、ETH
Zurichに滞在・研究→人脈、研究の幅が広がる

2012年

国際共著率増加
2021年

海外滞在時の人脈を生かす

2018年：ISEE国際ワークショップ*
2021-22年：ISSI国際ミーティング
2022年：ISEE国際共同研究** ISEE共同利用・共同研究

国際ワークショップの成果：極端太陽面爆発に関する著書出版（F.Miyake+ eds.）

北極域におけるブラックカーボンの精密観測

名古屋大学 宇宙地球環境研究所
大畑 祥
2022年12月9日
文部科学省と国立大学附置研究所・センター 個別定例ランチミーティング（公開用資料）急速に温暖化が進む北極： ブラックカーボンはその一因か？
1960-2009 の地表気温増加（ºC）

アイス-アルベド フィードバック

気温上昇

地表面反射率の低下

北極域で約２倍

雪氷融解

Serreze and Barry, 2011

人間活動や森林火災で発生し北極域に輸送されたBCが、北極温暖化を加速
ブラックカーボン （BC）
大気加熱

反射率低下

北極域におけるブラックカーボンの精密観測（地上）：COSMOS・BCの気候影響を推定するため、北極域における測定の干渉要因となるBC以外の粒子を除去

BC質量濃度の正確な観測が必要である
・これまでに各国により使用されてきたBC測定器は、

PM1size cut

十分に観測値の信頼性が検証されていなかった（それぞれ独自の「変換係数」を用いてBC質量濃度が報告されてきた）BC 測定器 COSMOS

LEDl = 565 nm

300ºC
加熱インレットフィルタ
大気環境に依存せず15%程度の確度でBC質量濃度を測定可能(Kondo et al., 2011, Ohata et al., 2021a)

光吸収係数の計測検出器

北極域におけるブラックカーボンの精密観測（地上）：COSMOS
北極域5ヶ所においてCOSMOSによる長期観測を実施中

・６ヶ国（日本・カナダ・フィンランド・米国・スウェーデン・ギリシャ）の共同研究者とともに、COSMOSを基準としたBC質量濃度の標準化に関する論文を出版
・異なる測定器や場所で観測されたBCについて、統一されたスケールでBC質量濃度を導出することが可能に

北極域におけるブラックカーボンの精密観測（航空機）
地表付近だけでなく、高度方向のBCの分布の観測もBCの気候影響評価にとって重要
航空機を用いた観測

ドイツの観測専用航空機 Polar-5

5 km

国際共同観測 PAMARCMiP 2018に参加~2017年12月 日本で観測準備
2018年1~2月 ドイツで観測機器を搭載
テストフライト2018年3~4月 グリーンランドにて観測

0
高度5kmまでのBC等の高度分布

北極域 上空

黒色炭素粒子

中緯度の森林火災で発生し北極域に輸送された汚染大気の層観測用航空機大気加熱

北極域 上空

森林火災の発生規模の年々変動が春季の北極域の黒色炭素粒子の濃度・大気加熱量を強く支配する
黒色炭素粒子

中緯度の森林火災で発生し北極域に輸送された汚染大気の層

Ohata et al., 2021b
名古屋大学プレスリリース

観測用航空機大気加熱

歴史文献による過去3000年間の激甚太陽嵐の調査と定量復元
早川尚志

名古屋大学 高等研究院/宇宙地球環境研究所
2022年12月9日

激甚太陽嵐：新たなる世界的課題
宇宙天気災害
停電
黒点
GPS障害
磁気擾乱

通信障害
オーロラ
© NICT• 太陽嵐 => 地球近傍の環境を激変： e.g., 磁気擾乱、オーロラ• 過去最大規模の太陽嵐は一撃で日本の国家予算数年分程度の経済被害をもたらす可能性（National Research Council, 2008）=> 高度に電子化した現代社会にとっての差し迫った脅威• 限られた発生頻度と限られたDBの時間幅（~ 65年） => 長期観測の必要性

本邦総務省も本格的対策を開始© TBS Radio & 東京新聞

激甚太陽嵐の手掛かり
既知の太陽嵐と比較 <= 過去の太陽嵐を定量評価
10万km

黒点 => フレアエネルギーの上限
太陽嵐のトリガー

SFE => フレアの下限規模推定

オーロラの低緯度境界 => 磁気嵐の規模推定

磁力観測 => 磁気嵐の規模復元

日欧米で文理をまたぐ国際共同研究
◇RAL
△文書館
オーフス大学 ◯研究拠点

アバディーン大学
グラスゴー大学

欧州側はいずれもRALに在籍することで、アクセスが劇的に容易になる

エディンバラ大学（WDC）

ラザフォード・アッ
プルトン研究所（WDC）
レディング大学
サリー大学
マラード宇宙センター

ケンブリッジ大学
英国王立協会
王立天文学会
大英図書館

ベルギー王立天文台
（WDC）

パリ天文台
ボローニャ大学

欧州各国のアーカ
イヴに眠る歴史文
献から過去の太陽嵐の様子を復元

これまでの研究成果• 過去の太陽嵐を歴史文献から復元• 現代観測と歴史文献の架橋 => 1957-1958年のオーロラ復元（Hayakawa+2022b）• 太陽嵐の時間軸の極限へ => 過去2500年 過去3000年 (Van der Sluijs &Hayakawa 2022)• 太陽嵐の規模の極限へ => 史上最大の磁気嵐（1859-09-02）の各種規模推定を根本改訂（Hayakawa+2020d, 2022a）• 学内の学際共同研究 => YLC共同研究＋若手新分野創成研究ユニット• 研究成果：文理双方で広く研究成果を発表• 主著論文： 18報=> BBC、日経サイエンスなど世界中で反響• 主な獲得予算• 2020.04~2022.03：科研費 研究スタート支援• 2021.04~：科研費 若手研究• 2021.06~：ISEE所長リーダーシップ経費• 2022.01~：知の開拓者• 2022.04~：若手新分野創成研究ユニット

激甚太陽嵐の影響：人工衛星の運命
歴史文献データをNASAのシミュレーションに応用

GRACE：高度500 kmの低軌道衛星を飛行、地球の重力場を計測
激甚太陽嵐の際の人工衛星高度変化のシミュレーションも始まっている
元になってるのは歴史文献由来のデータ（Oliveira, Zesta, Hayakawa & Bhaskar 2020）

BBCでの放送

世界的な研究インパクト日経サイエンス

ギリシア・アテネ天文台での一般講演