J. Plasma Fusion Res. Vol.100, No.4 (2024) 181-186

講座 宇宙天気研究に基づく社会インフラ防護と被害予測

2 ．宇宙天気予報の動向
2. The Trend of Space Weather Forecast
石井守

ISHII Mamoru
情報通信研究機構（原稿受付：2023年11月26日）

宇宙天気とは，活発な太陽活動による地球近傍の宇宙空間の変動であり，通信・放送・測位・電力・航空運
用・衛星運用等，我々の社会活動に大きな影響を与えることがある．特に近年の高度 ICT 社会においては，過去にない大きな災害となるリスクが潜在する．このため，各国および国連を始めとする国際機関において，その対策が検討されている．
Keywords:
space weather, social infrastructure, ionosphere, magnetosphere, sun and solar wind, GNSS, satellite anomaly,
geomagnetically induced current

2．1

背景

端に大きい宇宙天気現象を災害として位置付け，その対策を検討する活動が進められている．本章ではその現状

宇宙天気とは，活発な太陽活動を主な源としてもたらと将来の方向性について報告する．

される地球近傍の宇宙空間の変動のことである．太陽面の爆発現象である太陽フレアを例にとってみると，紫外

2．2

線や X 線，相対論的な速度で宇宙空間に放出される電子や陽子，コロナガスと呼ばれる高温プラズマが時間差をもっ 宙天気による社会インフラ影響および防宇護についての我が国の取り組みて発生するため，これらが地球に与える現象は少しずつ

我が国では，文部科学省新学術領域研究「太陽地球圏

その様相を変えながら数日間にわたって私たちの生活に

環境予測（PSTEP）」（2015-2019）において，情報通信研

影響を与える（図 1 ）．

究機構（NICT）は予報システムを中心に各分野に参画し，通信や測位などで使われる電波伝搬に影響を与える宇この枠組みの中で，「科学提言のための宇宙天気現象の社会への影響評価」を 2020 年 10 月に Web 公開した［1］．

宙天気現象は高い頻度で発生している一方，衛星運用や電力供給に影響を与える現象は発生頻度は下がる．しか更に 2022 年 1 月には，総務省に「宇宙天気予報の高度しながら，後者に影響が出た場合には社会的な損失が甚化の在り方に関する検討会」（座長：草野完也 名古屋大学大になるため，無視することはできない．

宇宙地球環境研究所長）が設置され，宇宙天気現象の観測・

近年，我が国を含む各国および国際機関において，極分析・予測・警報の強化の在り方，社会インフラに対す
る影響と対処の在り方，および政策的な在り方等について検討された．計 10 回の議論の検討結果を取りまとめた報告書が 2022 年 6 月に公開された［2］．本報告書は，我が国が発行するものとしては初めての宇宙天気に関する報告書であり，極端な宇宙天気現象（100 年に 1 回またはそれ以下の頻度で発生するものを想定）がもたらす最悪シ
ナリオや，国外でも例がない社会的影響を考慮した新たな予報・警報基準の検討結果が示された．

2．3 宇宙天気現象による社会インフラの被害予測
我々の社会に影響を与える太陽活動にはいくつかの種類があるが，最も大きな影響を与えるものの一つが太陽
図1

フレアと呼ばれる太陽面での爆発現象である．太陽フレ

宇宙天気現象の地球到来の時間差とその影響．

X 線や紫外線等の電磁波，（2）相対論
アの発生により，（1）National Institute of Information and Communications Technology, TOKYO 184-8795, Japanauthor’s e-mail: mishii@nict.go.jp

181Ⓒ2024 The Japan Society of Plasma
Science and Nuclear Fusion Research

Journal of Plasma and Fusion Research

Vol.100, No.4

April 2024

的な高速で放出される高エネルギー粒子，（3）コロナガス

電離圏と地上の販社を繰り返すことで比較的小さな出力と呼ばれる電気を帯びた（プラズマ状になった）高温ので中継所等を用意することなく地球規模の長距離伝搬をガス，が放出される．これらはそれぞれ異なる速度を持っ行うことが可能である．電離圏とは，高度 60-1,000 km でており，地球への到達は（1）が 8 分程度，（2）が 30 分程度

地球全体を取り巻く領域であり，太陽放射により常に電で到達し最大数日間継続，（3）が 2 ～ 3 日程度となってい離している．この電離により短波を反射する性質を持っる（図 1 ）．これは，一回の太陽フレアの影響が 8 分後かているが，その状況は太陽活動に大きく影響を受け，太ら最大 3 日後程度まで時間差をもって現れることを意味

陽活動が活発になると大きな乱れを生じて伝搬できない

している．

状況が発生することがある．

また，太陽フレア等が直接のトリガーではない電離圏

衛星測位に使用されるマイクロ波（L 帯：0.5-1.5GHz）の乱れとして，スポラディック E 層やプラズマバブルがは衛星から地上の受信機に到達する経路上で電離圏を通知られており，主に通信・放送・測位などの電波伝搬に過するが，電離圏が乱れて通常よりも電子密度が増加す

影響を与える（図 2 - 5 ）．

ると伝搬時間に遅延が生じて見かけ上の距離を長く見積

これらの現象により影響を受ける社会インフラは大きもることになり，その結果位置決定誤差が生じる．またく分類して以下のようになる

電離圏の乱れによりシンチレーション（散乱）が生じ，（a）通信・放送・測位などの電波伝搬利用

地上の受信機が安定した信号の受信ができなくなる現象（b）衛星運用も発生する．

（c）電力網への影響

これに加えて，太陽フレア発生 8 分後に地球に到達す（d）航空運用る電磁波は非常に広い周波数帯に広がっているため，携次に，これらについて概要および，総務省で検討された

帯電話を含む多くの種類の無線通信が断続的に使用困難

報告書に記載された最悪シナリオを抜粋して紹介する．

になることが考えられる．

障害の発生メカニズム等の詳細については本章に続く記

2．3．2

事にて解説される．
2．3．1

衛星運用への影響

宇宙天気の衛星運用への影響としては，主に電離大気

通信・放送・測位などの電波伝搬利用への影響による衛星帯電，高エネルギー粒子によるシングルイベ

通信・放送のうち HF（短波：3-30MHz）を用いたものは，ント，中性大気の急激な膨張による姿勢・軌道の変動お図2

太陽フレア発生後 8 分後の影響．

図3

太陽フレア発生後30分後の影響．

図4

図5

太陽フレア発生後 2 - 3 日後の影響．

182

太陽フレアに依存しない影響．

Lecture Note

2. The Trend of Space Weather Forecast	

よび太陽放射線による材料劣化などが挙げられる．

M. Ishii

使用困難となり，観測能力の低下が各地域で 2 週間にわ

衛星帯電は，衛星の表面に電荷が蓄積しそれが放電す

たり断続的に発生する可能性が高くなる．これに伴い，ることにより太陽パネルの回線等に過大な負荷を与え，数時間単位での出発便の空港待機，到着便の上空待機が最悪の場合には断線を引き起こす現象である．シングル

断続的に発生し，運行スケジュールや計画が大幅に乱れ

イベントは高エネルギー粒子が衛星の電子回路を通過する．混乱や事故リスクを避けるため，航空機の運休や空る際に信号のビット反転を発生させる現象で，予期せぬ

港閉鎖が発生する可能性が高まる．

誤作動の原因となる．
これにより，最悪の場合には，全ての衛星について慎2．4

社会インフラ防護の検討

重な運用を強いられ，安全モードへの移行により衛星の2．4．1

我が国の検討状況

機能が大幅に制限される．その結果，気象・通信・放送・［2］に示した総務省検討会の報告書においては，我が国測位衛星の利用制限により，それぞれのサービスの劣化における宇宙天気影響に対する対処を各分野について検が想定される．また観測衛星の利用制限により，リモー

討した．基本的な考え方としては，

トセンシング（農業，植生，都市計画，資源探査，海洋◦ 高度な社会インフラにより我々の文明が発展し続ける

監視，防災，防衛等）の利用が困難になる．また衛星のなか，ひとたび大規模な宇宙天気現象が発生した場合

太陽電池の劣化が急激に進行し，衛星の寿命が大幅に短には，「文明進化型の災害」として社会経済に多大なくなる．

被害をもたらすおそれがある．

地磁気嵐によって密度が増した大気による抵抗を受け◦ 我が国は，国，関係企業・関係団体，学術界等が，安全・るため，低軌道で運用される衛星については，衛星の軌

安心な社会経済の実現に向けて宇宙天気に関するリス

道に異常が生じて軌道の予測が困難になり，他の衛星やクを理解し，効果的な対策を講じていくべきである．

デブリ等と衝突するリスクが増大することが想定される．

◦ この人類として未知な宇宙現象への対処は数十年，数2．3．3

電力網への影響

百年単位の地道な積み重ねと国際協力により達成でき

磁気圏じょう乱により，発電所や変電所の変圧器の中るものである．このため，時間軸及びグローバル化の性点間の電位差を解消しようと，中性点を通して地磁気観点において我々の取組が持続可能であることが重要

誘導電流（GIC）が流れる．中性点にゆっくりと変動すであり，そのためにも確固とした産学官の連携体制をる電流が流れると変圧器の動作点がずれ，変圧器でのロ整えるべきである．

スにより変圧器が過熱したり，高調波が発生して，保護としている．また，社会インフラにおける今後の対策と用リレーの誤動作を起こしたりすることが知られている．

しては，

GIC による影響には以下のようなものがある［3］．

ア．専 門組織の設置，専門人材の配置，宇宙天気現象に◦ 鉄心からの漏洩磁束による鉄心付近の加熱及び加熱に対する社内の理解増進

よる絶縁オイルの劣化

イ．被 害発生の事前想定，インフラの脆弱性評価，リス◦ 無効電力の増加による電圧の低下

ク評価◦ 波形歪による高調波の発生

ウ．評 価を踏まえた事前対策の実施，耐性の強化，代替◦ 保護リレーの不要動作

手段の確保

この結果，最悪の場合には GIC に対する対策を十分にエ．被 害発生時の対応マニュアル，所管省庁への被害報

取っていない電力システムにおいては停電を含むサービ

告手順，復旧・回復計画等の整備，自社の事業継続

スの低下が想定される．

計画（BCP）への反映

2．3．4

航空運用への影響

オ．定期的な訓練・演習の実施，訓練後の振り返り

航空運用における宇宙天気現象の影響としては，現在国

カ．宇宙天気予報等の専門サービスの活用

連の専門機関である ICAO（International Civil Aviation

キ．リスクファイナンス（損害保険等）の活用

Organization: 国際民間航空機関）において，短波通信・

ク．分 野（業界）ごとの標準ガイドラインの策定，演習

衛星通信・衛星測位・人体被ばくが検討されてきた（詳細

方法やそのガイダンスの開発

後述）．このうち衛星通信を除く 3 項目については，2019ケ．社 会インフラにおける現象の共同観測，共同モニタ

年 11 月より ICAO グローバル宇宙天気センターによるアリング

ドバイザリ配信サービスが開始されている．

コ．国 民や消費者に対する周知啓発（インフラ被災時の衛星測位精度が劣化した場合でも衛星測位に頼らない

二次的影響に関する情報）システムへの切り替えにより航空機運用は可能なものの，が挙げられている．また，インフラの脆弱性・リスク評価，

通常レベルの運航頻度を維持することができなくなるた行動のための判断基準，インフラの強靱化対策，不具合

め，全世界的に運航見合わせや減便が発生することが想発生時の対処計画，復旧計画等について，標準的なガイ定される．また高緯度領域での飛行に伴う乗務員等の人

ドラインが分野毎に共同で策定されることが望まれると体被ばくを避けるため，迂回航路を選択することに伴いしている．

飛行時間が長くなり消費燃料も増加する．

2．4．2

航空管制レーダーが太陽電波バーストの影響を受けて各国の動向

宇宙天気による災害が実際に発生するかどうか，また183

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Vol.100, No.4

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発生した場合の被害想定や対策等，社会への定量的な影路が増大する中で宇宙天気現象による短波通信，衛星測響について，米国や英国をはじめとする各国や国際機関

位および宇宙放射線被ばくのリスクを回避することを目では 2015 年頃から議論が活発化し，国家戦略や報告書等的としている．2011 年 11 月に航空機運航に必要とされるが発表されている．

宇宙天気情報に関して国際航空運送協会（International

歴史に記録されている最大の宇宙天気現象であるキャ

Air Transportation Association: IATA）から ICAO に検リントン・イベントと同じクラスのイベントが発生した

討要望の書簡が発出され，議論が開始された．議論の結果，場合の経済損失についてスイスの保険会社“SWISS-Re”

運用コンセプトおよび，航空運用に使用される気象情報

が試算を行っている．その結果によると，欧米など高緯を規定している国際民間航空条約第 3 付属書（Annex3）

度地域を中心に，3000 億ドルほどの被害が想定され，東が改定された．これと並行して，情報を提供する組織の日本大震災の経済損失（1000‐2500 億ドル）を上回る［4］．

選定が進められてきた．2017 年 6 月に ICAO から加盟国

これらの状況より，米国は宇宙天気を地震や津波などに対して情報提供についての関心の有無を問うステートの災害と並べ，米国戦略的国家危機評価（US Strategic

レターが発信され，22 か国がこれに関心を表明した．書National Risk Assessment）の一つとして位置付けてい

面審査，対面審査を経て，2018 年 11 月に 3 つの組織がる．2015 年には米国内の 20 を超える機関，50 人を超え

ICAO Space Weather Global Center として承認を受けた

る 専 門 家 に よ っ て 作 成 さ れ た National Space Weather（米国，PECASUS（フィンランド，オーストリア，ベルStrategy および Space Weather Action Plan が発表され

ギー，キプロス，ドイツ，イタリア，オランダ，ポーランド，

た［5］（2019 に改訂［6］）．2016 年以降，この Action Plan を英国），ACFJ（オーストラリア，カナダ，フランス，日本））．

受けて米国国務省が極端現象に関する国際協力の枠組み

その後調整会議を 1 年間重ね，2019 年 11 月 7 日にサービの構築のための研究会を他国と連携して行うなど，活発スが開始された［13］．現在はこれに中国・ロシアのコンな活動が展開されている．2018 年には，“Space Weather

ソーシアム（CRC）がグローバルセンターとして加盟しPhase 1 Benchmarks”が刊行され，誘導地電流，電磁放4 センターでの運用を続けている．

射線，電離圏じょう乱，太陽電波バースト，大気膨張に

2．4．3．3

ついてのベンチマークテストを示している［7］．

宇宙平和利用委員会（UN/COPUOS）

もう一つの国連における活動としては，宇宙平和利用委

欧州では特に英国が宇宙天気の社会影響についての文員会（Committee on the Peaceful Uses of Outer Space;

書 を 盛 ん に 発 表 し て い る．2013 年 に は Royal Academy

COPUOS）［14］が挙げられる．国連宇宙空間平和利用委

of Engineering が Extreme space weather: impacts on

員会（UN/COPUOS）は 1959 年の国連総会決議（1472）

engineered systems and infrastructure を 発 表 し， 極

「宇宙空間の平和利用に関する国際協力により設立された

端 現 象 の 社 会 影 響 に つ い て 報 告 し た［8］． そ の 後 英 国

国連総会直属の常設委員会である．会議はオーストリア・Cabinet office による National Risk Register（2015年

ウィーンにおいて開催され，本委員会（毎年 6 月頃に開催）［9］），Space Weather Preparedness Strategy（2015年のもとに，科学技術小委員会（毎年 2 月頃に開催）及び［10］）が相次いで発表された．

法律小委員会（毎年 4 月頃に開催）がおかれ，宇宙活動

アジアでは韓国未来創造科学部が 2013 年に「宇宙電波に関する諸問題に対し，それぞれ技術的側面及び法的側障害」危機管理マニュアルを発表した．

面からの検討等を行っている．2020 年 3 月時点，日本を2．4．3

含む 95 カ国が加盟している．

国際機関の動向2009 年頃を境に，国連の複数の機関で宇宙天気に関す

2010 年から「宇宙活動の長期持続可能性」（LTS）とる議論がほぼ同時に盛んになり，ワーキンググループのいう議題の下，宇宙活動を長期的に持続可能な利用のた

設立が相次いだ．

めに自主的に遵守すべき「ガイドライン」の制定をめざ

2．4．3．1

し，ワーキンググループが設置された．2019 年 6 月 21 日，

世界気象機関（WMO）

世 界 気 象 機 関（World Meteorological Organization;

COPUOS 本委員会として 21 の LTS ガイドラインを正式

WMO） は 2009 年 に 宇 宙 天 気 プ ロ グ ラ ム 間 調 整 チ ーに採択すると共に，科学技術小委員会の下にこれらガイム（Inter-programme Coordination Team on Space

ドラインの実施及び新たなガイドラインの可能性等を議

Weather; ICTSW）を設立，後述する国際民間航空機関論するワーキンググループが設置されることが決定され（International Civil Aviation Organization: ICAO） へた．21 の LTS ガイドラインのうち，B.7 として「宇宙天の情報入力の専門組織として重要な役割を果たした．ま気モデル及びツールの開発並びに宇宙天気による影響の

た，ICTSW は 2015 年からの 4 か年計画を検討しており，低減のための確立した実行の収集」が制定され，専門家

その中では組織の定常化が提案されて 2015 年に定常組織会合によりこの活動が行われている．2020 年には加盟各と し て IPT-SWeISS（Inter-Programme Team on Space国および国際機関に対して現状の調査を進めた．2022 年

Weather Information, Systems and Services） に 発 展，

2 月にはその調査結果をもとに Draft final report of the2022 年に ET-SWx に組織を替え［11］，現在に至る．

Expert Group on Space Weather: towards improved

2．4．3．2

international coordination for space weather services

国際民間航空機関（ICAO）

ICAO［12］では，民間航空機の運航における宇宙天気［15］が提出されるとともに， 6 つの提言がなされた．この

情報利用の義務化を検討してきた．これは主に，極域航提言において，WMO，ISES，COSPAR の 3 つの国際機
184Lecture Note

2. The Trend of Space Weather Forecast	

関がリーダーシップを発揮し，関係する国際機関の調整会」，https://www.soumu.go.jp/main_sosiki/kenkyu/
space_weather/index.html［ 3 ］亘 慎一：宇宙天気の電力網の影響と北海道での地磁
気 誘 導 電 流（GIC） の 測 定 に つ い て，Conductivity
Anomaly 研究会論文集，no.1-14, 2015.
［ 4 ］Swiss Re, “Space Weather Impacts a Risk to Society?,”[Online]. Available: https://www.swpc.noaa.gov/sites/
default/files/images/u33/NOAAMASTER.pdf［ 5 ］National Science and Technology Council, “National Space Weather Strategy,” White house, October
2015. [Online]. Available: https://www.whitehouse.
gov/sites/default/files/microsites/ostp/final_nationalspaceweatherstrategy_20151028.pdf［ 6 ］National Science & Technology Council, US Goverment, “National Space Weather Strategy andAction Plan 2019,” [Online]. Available: https://www.
whitehouse.gov/wpcontent/uploads/2019/03/NationalSpace-Weather-Strategy-and-Action-Plan-2019.pdf［ 7 ］National Science and Technology Council, “Space
Weather Phase 1 Benchmarks,” White house, June
2018. [Online]. Available: https://www.whitehouse.
gov/wpcontent/uploads/2018/06/Space-193WeatherPhase-1-Benchmarks-Report.pdf［ 8 ］Royal Academy of Engineering, Extreme space
weather: impacts on engineered systems and infrastructure, 3 Carlton House Terrace, London SW1Y
5DC:Royal Academy of Engineering, 2013.
［ 9 ］Cabinet Office, UK, “National Risk Register ofCivil Emergencies,” 2015. [Online]. Available:
https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/
file/419549/20150331_2015-NRR-WA_Final.pdf［10］Cabinet Office, UK, “Space Weather Preparedness
Strategy,” 2015. [Online]. Available: https://assets.
publishing.service.gov.uk/government/uploads/
system/uploads/attachment_data/file/449593/
BIS-15-457-space-weatherpreparedness-strategy.pdf［11］WMO, “Expert Team on Space Weather (ET-SWx)”,
https://community.wmo.int/en/governance/commission-membership/commission-observation-infrastructure-and-information-systems-infcom/standing-committee-data-processing-applied-earth-system-modelling-and-prediction-sc-esmp/expert-teamspace-weather-et-swx［12］ICAO, “ International Civil Aviation Organization:
ICAO, ” [Online]. Available: https://www.icao.int.
［13］NICT,“国際民間航空機関（ICAO）に対して宇宙天気
情報の提供を開始 ,”[Online]. Available: https://www.
nict.go.jp/press/2019/11/07-2.html［14］UN, “COPUOS,” [Online]. Available: https://www.
unoosa.org/oosa/en/ourwork/copuos/index.html［15］UN, Committee on the Peaceful Uses of Outer Space,
Draft final report of the Expert Group on Space
Weather: towards improved international coordination for space weather services, A/AC.105/C.1/L.401［16］ISES, “International Space Environment Service:
ISES,” [Online]. Available: http://www.spaceweather.org/を図ることが示された．現在，この提言の実現に向けた活動が開始され，2023 年 11 月に最初の会合（International
Space Weather Coordination Forum: ISWCF）がスイス・ジュネーブの WMO 本部において開催された．
2．4．3．4

国連防災機関（UN/DRR）

国連防災機関（UNDRR）と国際学術会議（ISC）は2019 年 5 月，あらゆるハザードに対するリスクや脆弱性を評価するための方法を開発し，各国が自然災害等に対する取組を強化できるようにするため，ハザードの全容を明らかにするプロジェクトをスタートさせた．その結果，専門家グループによりハザードリストが整理され，2021 年
10 月に「HAZARD DEFINITION & CLASSIFICATIONR E V I E W （ T E C H N I C A L R E P O R T ）」「 H A Z A R D
INFORMATION PROFILES」が成果として公表された．
ハザードリストは，①気象・水文ハザード，②地球外ハザー
ド（Extraterrestrial），③ジオハザード，④環境ハザード，⑤化学ハザード，⑥生物ハザード，⑦技術ハザード，⑧
社会的ハザードの 8 つのクラスターに分類され，合計 302
種類のハザードが詳細に定義されている．
その中で宇宙天気現象は，「地磁気嵐」，「電離圏嵐」，「太陽フレアによる電波障害」，「太陽風」の 4 種類が「地球外ハザード」のカテゴリ内で定義され，人命の損失，健康への影響，財産の損害，社会的・経済的混乱などを引き起こすおそれのあるものとして位置づけられている．
2．4．3．5

国際宇宙環境サービス（ISES）

ま た， 国 連 と は 別 の 組 織 と し て， 先 述 し た よ う に
IUWDS の活動を引き継ぐ形で 1962 年より国連国際科学会 議（International Council for Science Union: ICSU）のもとで国際宇宙環境サービス ISES［16］が活動している．これは定常的に宇宙天気情報を発信している機関の連合体であり，2023 年 11 月現在 23 か国および ESA が加盟している．

2．5

M. Ishii

今後の展開

宇宙天気の実利用が各方面で明確になってきたことを受け，宇宙天気について学術機関での検討から現業機関
でのルール化に移行しているのが現在の状況と思われる．
気象情報同様，実社会で利用されることが宇宙天気の本質であることからこの流れはあるべき姿に近づいているといえるが，そのルール作りには実利用に伴い利用者との調整が不可欠であることから，情勢を正しく把握し，技術的な背景からの提案を的確に行う必要がある．
また，宇宙天気の影響は全世界的に発生するために，国際協力が必須であり，最先端の科学的な知見を活かした国際機関への我が国の貢献が期待されている．

参考文献［ 1 ］科学研究費補助金：新学術領域研究「太陽地球圏環境予測（PSTEP）」“科学提言のための宇宙天気現象の社会への影響評価”，https://www2.nict.go.jp/spe/benchmark/［ 2 ］総務省「宇宙天気予報の高度化の在り方に関する検討

185

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いし

い

石 井

まもる

守

所属：情報通信研究機構電磁波研究所総括研究員および名古屋大学宇宙地球環境研究所融合研究戦略室特任教授．1993 年
京都大学大学院理学研究科地球物理学専
攻博士後期課程修了，博士（理学）．International Space
Environment Services（ISES）議長．地球電磁気・地球惑
星圏学会評議員．近年の主な研究分野は宇宙天気予報の社会
実装．

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