PEM27-01

会場:A01

時間:5 月 25 日 17:15-17:30

電離圏イオン組成観測のための広帯域インピーダンスプローブの開発
Development of wideband impedance probe system for observation of the ionosphric ioncomposition
熊本 篤志 1∗KUMAMOTO, Atsushi1∗
11

東北大学大学院理学研究科
Tohoku University

Concept and design of new wideband impedance probe system for observation of the ionospheric ion composition have been
investigated. Impedance probe system for measurement of the electron number density, which is called NEI, were developed
by Oya [1966], and successfully utilized for numerous sounding rockets and spacecraft such as Denpa, Taiyo, Jikiken, Hinotori,
Ohzora, and Akebono [e.g. Wakabayashi et al., 2013]. NEI measures the equivalent capacitance of the probe immersed in themagnetized plasma. By applying RF signal to the probe, we can identify the minimum of equivalent capacitance due to upperhybrid resonance (UHR). The frequency of RF signal is swept from 100 kHz to 25 MHz, in order to cover the UHR frequency
range in the Earth’s ionosphere. The equivalent capacitance of the probe in the magnetized plasma shows minimum not only
at UHR frequency but also at another resonance frequency: Lower hybrid resonance (LHR). If we can measure LHR frequency
with UHR frequency and electron cyclotron frequency, we can derive effective mass of ionospheric plasma and determine theionospheric ion compositions. Because LHR frequency is about several kHz in the ionosphere, we have to extend the lower
limit frequency of the current impedance probe system to 100 Hz. We changed the design of NEI as follows: (a) Coupling
capacitor between the circuits is changed in order to pass the low-frequency AC signals. (b) Because long time is needed for
frequency sweep in a low frequency range, high-frequency signal with short sweep period and low-frequency signal with longsweep period are combined and impressed to the probe in order to keep the high time resolution in the measurement of UHR
frequency. We have performed the chamber experiment with bread-board model (BBM) of wideband impedance probe system in
2014. We confirmed that the new impedance probe system could measure (1) UHR in high frequency range as well as the current
NEI could, and (2) equivalent capacitance profile from 100 Hz to 100 kHz, which indicates sheath capacitance of 120 pF andsheath resistance of 30 kohm. Unfortunately, LHR could not be identified in the chamber experiment because of high collision
frequency in the chamber. The detectability of LHR with the wideband impedance probe system have to be verified through the
future sounding rocket experiments in the ionosphere, where the collision frequency is enough low.
キーワード: インピーダンスプローブ, イオン組成, 観測ロケット, チェンバー実験, 低域混成共鳴 (LHR), 電子数密度
Keywords: Impedance probe, Ion composition, Sounding rocket, Chamber experiment, Lower hybrid resonance (LHR), Electron
number density

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PEM27-02

会場:A01

時間:5 月 25 日 17:30-17:45

あけぼの衛星サウンダー観測データに基づく電離圏電子密度構造の研究
Study of the ionospheric plasma density structure observed by topside sounder on board
the EXOS-D (Akebono) satellite
星 康人 1∗ ; 加藤 雄人 1 ; 熊本 篤志 1
HOSHI, Yasuto1∗ ; KATOH, Yuto1 ; KUMAMOTO, Atsushi1
1
1

東北大・理・地球物理
Dept. Geophys., Grad. Sch. Sci., Tohoku Univ.

極域電離圏の電子密度構造は、磁気圏・電離圏結合過程の結果として生じるプラズマ対流による輸送過程と、太陽紫外線ならびに磁気圏由来の高エネルギー電子の降込みに起因した電離生成過程、および解離再結合をはじめとする消滅過程とのバランスにより、多様な時間・空間変動を示すことが明らかとなっている。本研究では、あけぼの (EXOS-D) 衛
星搭載サウンダーの観測データに基づいて、電離圏トラフの電子密度および電子、イオン温度の高度分布を調べた。
あけぼの衛星には、電離圏電子密度の高度プロファイル遠隔探査を目的として Plasma Wave detectors and Sounder(PWS) が搭載されている。そのサブシステムである Stimulated Plasma Wave experiments (SPW) は、0.3 MHz から 11.4
MHz まで周波数を掃引しながらパルス波を送信して、電離圏からのエコーならびに衛星周辺で生じるプラズマ共鳴を計測する [Oya et al., 1990]。SPW によって 32 秒毎に取得されるイオノグラムから、エコーの周波数と遅延時間を読み取り、電離圏各高度でこれらに合致するような電磁波の群速度を求めることによって、電離圏プラズマ密度の高度分布が得られる。本研究では特に EISCAT レーダーのあるトロムセー (69.58° N、19.23° E) 上空付近を通過する軌道で得られたイ
オノグラムに着目して解析を行った。その結果、電子密度が局所的に 50 %以上減少する電離圏トラフを 2 例同定した。
1995 年 2 月 28 日に（65° N、15° E）で観測された例をイベント１、1995 年 3 月 1 日に（70° N、35° E）で観測された例をイベント２と呼ぶ。同時刻の EISCAT UHF レーダーの観測データから下部電離圏では電子密度が減少していない
ことが確認された。
次に本研究では、同定された 2 例のイベントについて解析を行い、イオノグラムから電子密度の高度プロファイルを導出し、スケールハイトを算出した。解析の結果、密度減少領域では周囲と比べてスケールハイトが 20%前後小さくなっていることが示された。両極性拡散による拡散平衡を仮定して 500km 高度でのイオンと電子の温度の和を見積もると、イベント１ではトラフ外では 5730 K であるのに対しトラフ内では 3730 K、イベント２ではトラフ外では 3290 K であるのに対しトラフ内では 2940 K に減少していた。電離圏トラフにおける電子密度の減少を生じさせる物理過程としては、過去の研究では温度上昇による解離再結合の促進が指摘されている [e.g., Williams and Jain, 1986]。一方，本研究で同定したイベントでは温度はむしろ減少しており、典型的な電離圏トラフとは異なる形成過程の寄与が示唆される。但しイベント１に関しては、トラフが観測された地方時において IRI-2012 モデルから得られる電離圏温度が約 3000 K であることから、解離再結合が促進され、電子密度減少領域が現れた可能性が指摘される。本発表では、上記の同定されたイベントとその解析結果を示すと共にスケールハイトの相違が温度以外の要因（イオン組成等）もしくは温度の時間変化（地磁気活動等）に依存している可能性についても議論する。
キーワード: 電離圏, トップサイドサウンダー, トラフ
Keywords: ionosphere, topside sounder, trough

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PEM27-03

会場:A01

時間:5 月 25 日 17:45-18:00

国際宇宙ステーションからの 630nm 大気光観測による赤道域プラズマバブルの研究
A study of equatorial plasma bubbles by 630-nm airglow imaging observations from theInternational Space Station
山田 貴宣 1∗ ; 大塚 雄一 1 ; 坂野井 健 2 ; 山崎 敦 3 ; 久保田 実 4 ; 陣 英克 4 ; 齊藤 昭則 5 ; 秋谷 祐亮 5 ;穂積 裕太 5
YAMADA, Takanori1∗ ; OTSUKA, Yuichi1 ; SAKANOI, Takeshi2 ; YAMAZAKI, Atsushi3 ; KUBOTA, Minoru4 ;JIN, Hidekatsu4 ; SAITO, Akinori5 ; AKIYA, Yusuke5 ; HOZUMI, Yuta5
1

名古屋大学太陽地球環境研究所, 2 東北大学大学院理学研究科惑星プラズマ・大気研究センター, 3 宇宙航空研究開発機
構 宇宙科学研究所, 4 独立行政法人情報通信研究機構, 5 京都大学大学院理学研究科地球物理学教室
1
Solar-Terrestrial Environmental Laboratory, Nagoya University, 2 Planetary Plasma and Atmospheric Research Center, Graduate
School of Science, Tohoku University, 3 Institute of Space and Astronautical Science / Japan Aerospace Exploration Agency,
4
National Institute of Information and Communications Technology, 5 Department of Geophysics, Graduate School of Science,
Kyoto University
赤道域電離圏において発生する特徴的な現象としてプラズマバブルが挙げられる。プラズマバブルはレーリー・テー
ラー不安定によって起こると考えられているが、プラズマバブル発生の日々変化を決定する要因は未解明である。プラズ
マバブルのさらなる研究のためには、グローバル分布の観測が必要不可欠である。しかし、従来の地上からの観測では擾
乱現象のグローバル分布を観測するのは困難である。そのような背景から、2012 年 10 月から宇宙ステーションによる超高層大気撮像観測ミッション (ISS-IMAP) により、630nm 大気光の天底イメージング観測が行われている。本研究では、
国際宇宙ステーションに搭載されている可視近赤外分光撮像装置 (VISI) による 630nm 大気光観測データを用いて、プラズマバブル発生頻度の季節・経度特性を調べた。2012 年 9 月 5 日から 2013 年 8 月 28 日までの 630nm 大気光データを解析した結果、プラズマバブルの発生頻度の季節-経度特性は、アフリカの経度域の春秋に比較的大きいことが明らかになった。この結果は、過去の研究結果とよく一致している。さらに、プラズマバブルの東西方向の間隔を調べたところ、プラズマバブルの間隔は、経度変化をもち、経度 0 度-90 度では 100-200km、225 度-360 度の経度域では 200-300km の間隔が多いという結果が得られた。さらに、赤道異常による 630nm 大気増光の極大値とその極大値が起こる緯度の日々変化を調べ、プラズマバブルの有無と比較した結果、プラズマバブルが発生しているときのほうが、極大値が起こる緯度の幅が大きいことがわかった。この結果は、東向き電場がプラズマバブル発生の有無に大きな影響を与えていることを示唆する。また、地球大気上下結合を記述するモデルのひとつとして、GAIA(Ground-to-topside model of Atmosphereand Ionosphere for Aeronomy) モデルが挙げられる。本研究では、GAIA モデルを用いて 630nm 大気光発光強度を求め、
ISS-IMAP の 630nm 大気光観測データと比較し、日々変化と経度特性、及びそれらとプラズマバブル発生との関連について議論する。
キーワード: プラズマバブル, ISS-IMAP
Keywords: plasma bubbles, ISS-IMAP

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PEM27-04

会場:A01

時間:5 月 26 日 09:00-09:15

北極域下部熱圏における中性大気温度とイオン温度の比較研究
Comparison of neutral temperature with ion temperature in the polar lower thermosphere
滝田 真太郎 1∗ ; 野澤 悟徳 1 ; 小川 泰信 2 ; 川原 琢也 3 ; 津田 卓雄 4 ; 斎藤 徳人 5 ; 和田 智之 5 ;高橋 透 1 ; 藤原 均 6 ; Hall Chris7 ; Brekke Asgeir8
TAKITA, Shintaro1∗ ; NOZAWA, Satonori1 ; OGAWA, Yasunobu2 ; KAWAHARA, Takuya3 ; TSUDA, Takuo4 ;SAITO, Norihito5 ; WADA, Satoshi5 ; TAKAHASHI, Toru1 ; FUJIWARA, Hitoshi6 ; HALL, Chris7 ;BREKKE, Asgeir81名古屋大学太陽地球環境研究所, 2 国立極地研究所, 3 信州大学工学部, 4 電気通信大学, 5 理化学研究所光量子工学研究領
域, 6 成蹊大学理工学部, 7 トロムソ大学 TGO, 8 トロムソ大学理学部
1
Solar-Terrestrial Environment Laboratory, Nagoya University, 2 National Institute of Polar Research, 3 Faculty of Engineering, Shinshu University, 4 The University of Electro-Communications, 5 Advanced Photonics Technology Development Group,
RIKEN, 6 Faculty of Science and Technology, Seikei University, 7 Tromsoe Geophysical Observatory, The Arctic University ofTromsoe, 8 Faculty of Science, The Arctic University of Tromsoe
我々のグループでは、2010 年 10 月から EISCAT トロムソ観測所 (69.6o N,19.2o E) にてナトリウムライダーを用いた上部中間圏・下部熱圏（高度 80-110 km）の中性大気温度測定を実施している。ナトリウムライダー観測は、冬期暗夜期間(10 月から 3 月) に行い、現在までに約 2800 時間の大気温度データを取得している。2012 年 10 月より、5 方向同時観測を実施し、約 1700 時間中性大気風速データも取得している。このナトリウムライダーと、EISCAT UHF レーダーとの同時観測は、43 晩（約 250 時間）に及ぶ。我々は、これらの同時観測された日のデータを用いて、高度 100 km から 110 km
における、中性大気温度とイオン温度の比較研究を行った。
中性大気とイオン大気は、衝突によりエネルギー交換を行うことにより、中緯度では、高度 150 km 付近まで両者の温度がほぼ等しいと考えられている。極域熱圏・電離圏においては、磁気圏からのエネルギー流入を受けるため、高度約100 km より上空で、中性大気温度とイオン温度が等しい関係は常に成り立つとは限らない。両者の温度差は、ジュール
加熱、オーロラ粒子加熱、電子ーイオン熱交換などが原因と考えることができる。これらの加熱や熱交換を定量的に評価するために、まずナトリウムライダーにより取得された大気温度と、EISCAT UHF レーダーから取得されたイオン温度を高度 100-110 km で比較した。
同時観測された日のデータを解析したところ、高度約 105 km 以下では中性大気温度とイオン温度はほぼ等しいが、高度 110 km 付近ではイオン温度が中性大気温度よりも高くなっている例が多かった。講演では、これらの温度比較の例を示し、さらにオーロラ活動の有無・電場強度等を考慮して整理した比較結果を示す。そして、中性大気とイオン温度の差の主原因と考えられるジュール加熱率を考察する予定である。

キーワード: ナトリウムライダー, EISCAT レーダー, ジュール加熱, 大気温度, 極域下部熱圏
Keywords: sodium lidar, EISCAT radar, joule heating, atmosphere temperature, polar lower thermosphere

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PEM27-05

会場:A01

時間:5 月 26 日 09:15-09:30

ノルウェー・トロムソでオーロラ擾乱時に観測されたスポラディックナトリウム層の生成機構の研究
A case study on generation mechanisms of a sporadic sodium layer during a night of highauroral activity
高橋 透 1∗ ; 野澤 悟徳 1 ; 津田 卓雄 2 ; 小川 泰信 3 ; 斎藤 徳人 4 ; 秀森 丈寛 1 ; 川原 琢也 5 ;Hall Chris6 ; 藤原 均 7 ; Brekke Asgeir8 ; 堤 雅基 3 ; 和田 智之 4 ; 川端 哲也 1 ; 大山 伸一郎 1 ;藤井 良一 1
TAKAHASHI, Toru1∗ ; NOZAWA, Satonori1 ; TSUDA, Takuo2 ; OGAWA, Yasunobu3 ; SAITO, Norihito4 ;HIDEMORI, Takehiro1 ; KAWAHARA, Takuya5 ; HALL, Chris6 ; FUJIWARA, Hitoshi7 ; BREKKE, Asgeir8 ;TSUTSUMI, Masaki3 ; WADA, Satoshi4 ; KAWABATA, Tetsuya1 ; OYAMA, Shin-ichiro1 ; FUJII, Ryoichi1
1

名古屋大学太陽地球環境研究所, 2 電気通信大学, 3 国立極地研究所, 4 理化学研究所, 5 信州大学工学部, 6 トロムソ大学
TGO, 7 成蹊大学理工学部, 8 トロムソ大学理学部
1
Solar-Terrestrial Environment Laboratory, Nagoya University, 2 The University of Electro-Communications, 3 National Instituteof Polar Research, 4 RIKEN Center for Advanced Photonics, RIKEN, 5 Faculty of Engineering, Shinshu University, 6 Tromso
Geophysical Observatory, The Arctic University of Tromso,, 7 Faculty of Science and Technology, Seikei University, 8 Faculty of
Science, The Arctic University of Tromso, Tromso, Norway

極域ではスポラディックナトリウム層（SSL）の生成に荷電粒子と中性粒子の相互作用が大きく寄与していると考えられており、磁気圏-電離圏-熱圏結合を理解する上で、極域における SSL の生成機構の理解は非常に重要である。これまで 35 年にわたる SSL の観測研究で、スポラディックE (Es ) 層、背景大気温度変化による化学反応の促進、大気重力波によるナトリウム原子の下方輸送、流星による直接のナトリウム原子の供給、オーロラ降下粒子による叩き出しなどの様々な生成メカニズムが提唱されている。しかし、SSL の生成機構に関するこれらの研究は定性的な議論が先行しており、定量的な研究は少ない。SSL の生成機構の理解のためには、これまで提唱された生成機構の観測的証拠が求められている。本研究ではノルウェー・トロムソでオーロラ擾乱時に観測された SSL の生成機構について、ナトリウムライダー、
EISCAT レーダー、流星レーダーの観測データに基づき調査を行った。
オーロラ活動が活発であった、2012 年 1 月 22 日にナトリウムライダーによって SSL が観測された。SSL は 21:18
UT から 18 分間存在し、最大ナトリウム密度およびその高度は、1.9 × 1010 m−3 、93 km であった。20:00-23:00 UT において、EISCAT UHF レーダーによってEs 層が観測された。Es 層は SSL 発生時間帯に SSL と同じ高度に位置していたため、Es 層が SSL の生成に寄与した可能性がある。しかし、Es 層内に存在するナトリウムイオン密度の最大値を見積り、そのナトリウムイオンがすべてナトリウム原子に変換されたと仮定しても、SSL のナトリウム密度の 21%にしか満たないことが明らかになった。一方、EISCAT UHF レーダーで観測された電場の向きは 20:00 UT-21:10 UT、荷電粒子を下方に加速させる向きであった。そこでナトリウム層上部に存在するナトリウムイオン層の密度高度分布として先行研究で提唱された値を用い、電場による下方輸送と化学反応によるナトリウム原子の生成・消滅の効果を観測データに基づく
数値解析から見積もった。その際に、ナトリウム層上部に存在するナトリウムイオン層の密度高度分布として、先行研究で提唱された値を用いた。その結果、本事例では、SSL のナトリウム密度の 88%を説明できることが分かった。これらのことから、SSL の主要なソースはナトリウムイオン層であること、ほぼ南西向きの強い電場が SSL の生成に支配的な役割を果たしたことを観測データに基づいて示した。
キーワード: スポラディックナトリウム層, ナトリウムライダー, 極域, オーロラ, 中間圏・下部熱圏
Keywords: Sporadic sodium layer, sodium lidar, polar region, aurora, MLT

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PEM27-06

会場:A01

時間:5 月 26 日 09:30-09:45

ナトリウムライダーエコーを用いた成層圏大気温度の導出
Derivation of the stratospheric temperature with the sodium lidar
日比野 辰哉 1∗ ; 野澤 悟徳 1 ; 津田 卓雄 2 ; 川原 琢也 3 ; 斎藤 徳人 4 ; 和田 智之 4 ; 高橋 透 1 ; 藤原 均 5 ;Hall Chris6
HIBINO, Tatsuya1∗ ; NOZAWA, Satonori1 ; TSUDA, Takuo2 ; KAWAHARA, Takuya3 ; SAITO, Norihito4 ;WADA, Satoshi4 ; TAKAHASHI, Toru1 ; FUJIWARA, Hitoshi5 ; HALL, Chris6
1

名古屋大学太陽地球環境研究所, 2 電気通信大学, 3 信州大学工学部, 4 理化学研究所 光量子工学研究領域, 5 成蹊大学理
工学部, 6 トロムソ大学 TGO
1Solar-Terrestrial Environment Laboratory, Nagoya University, 2 The University of Electro-Communications, 3 Faculty of Engineering, Shinshu University, 4 The RIKEN Center forAdvanced Photonics Technology Development Group, RIKEN, 5 Facultyof Science and Technology, Seikei University, 6 Tromso Geophysical Observatory, The Arctic University of Tromso, Tromso,
Norway

本講演では、ナトリウムライダーから得られるレイリー散乱光を用いた上部成層圏温度の導出について、その手法と結果について示す。我々は、ノルウェー・トロムソ (69.6N, 19.2E) の EISCAT レーダーサイトにナトリウムライダーを設置し、高度 80-110 km における大気温度・ナトリウム密度・風速を観測している。ナトリウムライダーによる観測は、
2010 年 10 月からこれまで 5 シーズン（冬期暗夜期間：10 月から 3 月）行い、約 2800 時間の大気温度データを取得している。同サイトに運用されている他の観測機器 (EISCAT UHF レーダー・VHF レーダー、MF レーダー、流星レーダーなど) と併用し、大気上下結合および磁気圏/電離圏/熱圏結合に着目して、研究を進めている。2015 年冬には、大気微量成分観測用のミリ波受信器の設置を計画している。
ライダー観測は、観測するターゲットにレーザーを照射し、そのターゲットからの散乱光を受信することにより、ターゲットの情報を得る。ターゲットである散乱体の特徴（形状・性質・大きさなど）により散乱過程が異なるため、ライダー観測は幾つかの種類に分類される。我々の用いているナトリウムライダーは、高度 80-110 km のナトリウム金属層中のナトリウム原子の共鳴散乱を利用して、大気温度・風速の導出を行っている。ナトリウムライダーでは、ナトリウ
ム金属層からの共鳴散乱光と共に、低高度での大気分子によるレイリー散乱光も同時に受信している。通常高度 30 km
付近のレイリー散乱光を用いて、送信パワーの校正を行っている。本研究では、レイリー散乱光を用いて、上部成層圏
大気（30-50 km）の大気温度プロファイルの導出を行った。
ライダー観測で得られるレイリー散乱光データから大気密度の高度プロファイルを求めることができる。送信レーザー光の大気透過率は、レイリー散乱断面積、大気数密度、透過距離から求める。次に、状態方程式と静水圧平衡を仮定することで、大気温度を導出する。積分時間 1 観測日、高度分解能 1 km で導出した大気温度を、ヨーロッパ中期予報センター (The European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) による大気温度データと比較を行い、おおむね良い結果を得た。
この導出法の確立により、ナトリウムの共鳴散乱による高度 80-110 km 高度領域の大気温度プロファイルに加えて、
レイリー散乱による高度 30-50 km の大気温度プロファイルが観測可能になり、上部成層圏と上部中間圏・下部熱圏の大
気の大気温度変動の相関についての詳細な比較が可能となる。また、導出した成層圏温度は、今後行われるミリ波観測のデータ精度向上に貢献することが期待できる。
キーワード: ナトリウムライダー, レイリー散乱
Keywords: Sodium Lidar, Rayleigh scattering

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PEM27-07

会場:A01

時間:5 月 26 日 09:45-10:00

北極域下部熱圏・上部中間圏における大気不安定発生頻度に関する統計的研究
Statistical study of probability of instabilities in the polar upper mesosphere/lower thermosphere
安里 早稀 1∗ ; 野澤 悟徳 1 ; 藤原 均 2 ; 川原 琢也 3 ; 津田 卓雄 4 ; 堤 雅基 5 ; 斎藤 徳人 6 ; 和田 智之 6 ;川端 哲也 1 ; 高橋 透 1 ; ホール クリス 7 ; ブレッケ アスゲイア 8
ASATO, Saki1∗ ; NOZAWA, Satonori1 ; FUJIWARA, Hitoshi2 ; KAWAHARA, Takuya3 ; TSUDA, Takuo4 ;TSUTUMI, Masaki5 ; SAITO, Norihito6 ; WADA, Satoshi6 ; KAWABATA, Tetsuya1 ; TAKAHASHI, Toru1 ;HALL, Chris7 ; BREKKE, Asgeir81名古屋大学太陽地球環境研究所, 2 成蹊大学理工学部, 3 信州大学工学部, 4 電気通信大学, 5 国立極地研究所, 6 理化学研
究所光量子工学研究領域, 7 トロムソ大学 TGO, 8 トロムソ大学理学部
1
STEL, Nagoya University, 2 Faculty of Science and Technology, Seikei University, 3 Faculty of Engineering, Shinshu University,
4
The University of Electro-Communications, 5 National Institute of Polar Research, 6 Advanced Photonics Technology Development Group, RIKEN, 7 Tromsoe Geophysical Observatory, The Arctic University of Tromsoe, 8 Faculty of Science, The Arctic
University of Tromsoe
本研究の目的は、北極域上部熱圏・下部熱圏（高度 80-110 km）領域における対流および力学不安定の発生頻度、高度変動、時間変動を明らかにすることである。本研究では、 2010 年 10 月から EISCAT トロムソ (69.6N, 19.2E) サイト
で稼働しているナトリウムライダーの温度データを解析した。2012 年 10 月以降は、ナトリウムライダーに取得された風速データを、2012 年 3 月までは同じサイトで運用されている流星レーダーの風速データを用いた。2010 年 10 月から
2014 年１月までの間、ナトリウムライダーにて１夜について 4 時間以上の温度データが取得できた例は、287 夜存在する。シーズン毎では、2010 年シーズン 24 夜、2011 年シーズン 81 夜、2012 年シーズン 65 夜、2013 年シーズン 62 夜、2014 年シーズン 55 夜である。なお１シーズンは、9 月ないし 10 月から 3 月までである。例えば、2010 年シーズンは、2010 年 10 月から 2011 年 3 月までに対応している。データ取得数を月毎で分類すると、10 月 11 夜、11 月 31 夜、12 月
53 夜、1 月 69 夜、2 月 53 夜、3 月 14 夜、である。
時間分解能 10 分、高度分解能 1 km の温度データを用いて、一夜毎の各高度における不安定割合を求めた。不安定割合（対流不安定）とは、ある高度の（時間軸に対しての）データ数を分母とし、その高度のブラントバイサラ周波数の自乗が負となるデータ数を分子として求めた割合である。風速データを併せ用いてリチャードソン数を求め、リチャー
ドソン数が 1/4 以下 (かつ 0 以上) になる場合のデータ数を分子として用いた場合を、不安定割合（力学不安定）と本研究では呼ぶ事にする。
中間圏界面付近の不安定割合の先行研究として、Zhao et al. (JASTP, 65, 219-232, 2003) と Li et al. (JGR, 110,
2004JD005097, 2005) が挙げられる。Zhao et al. (2003) は、ニューメキシコ・アルバカーキで１年間（32 晩:June 1998-May
1999）に得られたデータを用いて、不安定割合を調べた。そして、真冬に不安定割合が最大になることを報告した。 Li
et al. (2005) では、ハワイ・マウイで得られた 19 晩 (January 2002-November 2003) のデータを解析し、どの時刻においても、85-100km の高度領域においてどこかで不安定が発生している確率は 90%になると報告した。これらは中低緯度での統計的研究であり、北極域での統計的研究はこれまでなされていない。
講演では、（１）不安定割合のシーズン毎の違い、（２）不安定割合の月毎の違い、（３）不安定割合と大気波動の活動度およびその振幅強度との相関、（４）不安定割合とオーロラ活動との相関、等について報告する。そして、どのような条件のときに、不安定割合が増加するかについて議論を行う予定である。

キーワード: 北極域上部中間圏・下部熱圏, 対流不安定, 力学不安定, ナトリウムライダー, トロムソ
Keywords: polar upper mesosphere and lower thermosphere, convective instability, dynamical instability, sodium LIDAR, Tromsoe

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PEM27-08

会場:A01

時間:5 月 26 日 10:00-10:15

Comparison of horizontal phase velocity distributions of gravity waves observed by ANGWIN,
using a 3D spectral technique
Comparison of horizontal phase velocity distributions of gravity waves observed by ANGWIN,
using a 3D spectral technique
松田 貴嗣 1∗ ; 中村 卓司 2 ; 江尻 省 2 ; 堤 雅基 2 ; Taylor Michael J.3 ; Zhao Yucheng3 ;Pautet P.-Dominique3 ; Murphy Damian4 ; Moffat-Griffin Tracy5
MATSUDA, Takashi S.1∗ ; NAKAMURA, Takuji2 ; EJIRI, Mitsumu K.2 ; TSUTSUMI, Masaki2 ;TAYLOR, Michael J.3 ; ZHAO, Yucheng3 ; PAUTET, P.-dominique3 ; MURPHY, Damian4 ;MOFFAT-GRIFFIN, Tracy5
1

総合研究大学院大学, 2 国立極地研究所, 3 Utah State University, 4 Australian Antarctic Division, 5 British Antarctic Survey
SOKENDAI (The Graduate University for Advanced Studies), 2 National Institute of Polar Research, 3 Utah State University,
4
Australian Antarctic Division, 5 British Antarctic Survey
1

Atmospheric gravity waves (AGWs), which are generated in the lower atmosphere, transport significant amount of energy andmomentum into the mesosphere and lower thermosphere and cause the mean wind accelerations in the mesosphere. This momentum deposit drives the general circulation and affects the temperature structure. Among many parameters to characterize AGWs,
horizontal phase velocity is very important to discuss their vertical propagation. Airglow imaging is a useful technique for investigating the horizontal structures of AGWs around mesopause. An international airglow imager (and other instruments) networkin the Antarctic, named ANGWIN (Antarctic Gravity Wave Imaging/Instrument Network) was started in 2011. Its purpose is tounderstand characteristics of mesospheric gravity waves and their impacts on the Mesosphere and Lower Thermosphere (MLT)
environment over Antarctica.
In this study, we compared distributions of horizontal phase velocities of gravity waves at around 90 km altitude over different
locations using our new statistical analysis method based on 3-D Fourier transform, developed by Matsuda et al. (2014). The
comparison has been carried out for airglow imagers at four stations, that are, Syowa (69S, 40E), Halley (76S, 27W), Davis (69S,
78E) and McMurdo (78S, 156E), out of the ANGWIN imagers, for the observation period between April 6 and May 21 in 2013.
Not only horizontal propagation characteristics, gravity wave energies can also be quantitatively compared, indicating a smaller
GW activity in higher latitudes. The presentation will be focused on showing the performance of the new statistical technique
for studying gravity waves.

キーワード: 大気重力波, 大気光イメージング
Keywords: atmospheric gravity wave, airglow imaging

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PEM27-09

会場:A01

時間:5 月 26 日 10:15-10:30

Critical level blocking diagram 再考
A revisit to critical level blocking diagram
冨川 喜弘 1∗TOMIKAWA, Yoshihiro1∗
1
1

国立極地研究所, 2 総合研究大学院大学
National Institute of Polar Research, 2 SOKENDAI

Matsuda et al. (2014) have proposed a new method to obtain a power spectral distribution of gravity waves in a horizontal
phase velocity domain from airglow observations. The obtained power spectral distribution can be interpreted as a product ofgravity wave source spectrum and wave transmissivity distributions under an assumption without wave dissipation/reflection andwave horizontal propagation. The gravity wave transmissivity depends on the existence of a critical level for the wave, which
is determined by background horizontal wind distributions. Taylor et al. (1993) have proposed a critical level blocking diagram
which represents a gravity wave transmissivity in a horizontal phase velocity domain. In this talk, the critical level blocking
diagram proposed by Taylor et al. (1993) will be revisited, and its amendment will be discussed. In addition, examples of thecritical level blocking diagram in some given background horizontal wind distributions will be shown.
キーワード: クリティカルレベル, 重力波, 山岳波
Keywords: critical level, gravity wave, mountain wave

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PEM27-10

会場:A01

時間:5 月 26 日 10:30-10:45

マーズエクスプレスにおける電波科学実験（MaRS）で検出された火星大気重力波
Gravity Waves in the Martian Atmosphere detected by the Radio Science Experiment
MaRS on Mars Express
Tellmann Silvia1∗ ; Patzold Martin1
TELLMANN, Silvia1∗ ; PATZOLD, Martin1
1
1

ドイツ・ケルン大学
University of Cologne, Germany

Gravity waves are a ubiquitous feature in all stably stratified planetary atmospheres. They are known to play a significant role in
the energy and momentum budget of the Earth and they are assumed to be of importance for the redistribution of energy. This highvertical resolution of the radio occultation profiles from the MaRS experiment on Mars Express provides the unique opportunity
to study small scale vertical wave structures in the Martian lower atmosphere. These small scale temperature perturbations aremost probably caused by gravity waves (buoyancy waves) produced by the displacement of air masses flowing over elevatedtopographical features or other atmospheric sources like convection in the surface boundary layer or wind shear. A study ofthe global distribution of gravity waves provides insight into possible source mechanisms, local time dependencies, seasonal
dependencies and/or topographical dependencies.
キーワード: 火星, マーズエクスプレス, 大気重力波, 大気, 電波掩蔽観測, 電波科学
Keywords: Mars, Mars Express, Gravity Waves, Atmosphere, Radio Occultation Experiment, Radio Science

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PEM27-11

会場:A01

時間:5 月 26 日 11:00-11:15

小型大気光カメラによる極冠パッチの撮像
Imaging of polar cap patches with small airglow cameras
細川 敬祐 1∗ ; 小川 泰信 2 ; 田口 聡 3
HOSOKAWA, Keisuke1∗ ; OGAWA, Yasunobu2 ; TAGUCHI, Satoshi3
11

電気通信大学, 2 国立極地研究所, 3 京都大学大学院理学研究科
University of Electro-Communications, 2 National Institute of Polar Research, 3 Graduate School of Science, Kyoto University

90 年代後半以降の冷却 CCD/EMCCD カメラの普及に伴い, 630.0 nm 大気光を用いた電離圏現象のイメージング観測が広く行われるようになった. 中低緯度域においては, 地上全天大気光イメージャによって, プラズマバブルや MSTID などの空間構造が 2 次元的に観測されている. 近年は, 緯度が 80 度を超える極冠域において, ポーラーパッチと呼ばれるプラ
ズマ密度が上昇した島状の領域が撮像されるようになり, 太陽風の擾乱に応答してダイナミックに変動するその空間構造が明らかにされている. ただし, 冷却 CCD カメラを搭載した全天大気光イメージャは, 観測システムが比較的大きく, 導入のためのコストも安くはないため, 多点展開による広域撮像を実現することは簡単ではない.
本研究では, 近年極域でのオーロラ観測において広く用いられるようになった簡易で廉価な小型 CCD カメラ（Watec
社: WAT-910HX）を用いて, 630.0 nm 大気光の撮像を行い, 得られるデータのクオリティを検証した. 特に, 極冠域で観測されるポーラーパッチについて, 大型の大気光イメージャで得られた画像との直接比較を行うことを目的としている. 2 台の WAT-910HX に, 全天観測用の魚眼レンズと, 視野 50 度程度の広視野レンズをそれぞれ取り付け, 中心波長 632.0 nm, 半
値全幅 10 nm, 最小透過率 85% のバンドバスフィルターを組み合わせることで, 2 セットの小型大気光カメラを製作した.
この 2 台のカメラを, ノルウェーのロングイヤービエン（78.1N, 15.5E）に設置し, 2013/2014 の冬季に露出時間約 4 秒の連続観測を行った. ロングイヤービエンにおいては, 大型の全天イメージャによる 630.0 nm 大気光の観測や, オーロラス
ペクトログラフ（ASG）による大気光のスペクトル観測も同時に行われており, 小型大気光カメラのパフォーマンスを定
量的に吟味するために必要となる情報を得ることができる.

2013 年 12 月 4 日の 20-24 UT の時間帯において, 大型全天大気光イメージャによって 10 個のポーラーパッチが観測された. 大気光の発光強度は 500 R 程度であった. 同時に観測を行っていた小型大気光カメラにおいても同様の大気光増大
領域が伝搬して行く様子が見て取れ, その 2 次元的な空間構造を視認することができた. 小型大気光カメラによってポーラーパッチが撮像できるであろうことは, 積分球を用いたキャリブレーションを行った段階で予想されていたが, 実際に観測を行うことで, サイエンスに用いることができるクオリティの画像が得られることが示された. 但し, 小型大気光カメ
ラによって得られたパッチの発光強度は, 大型イメージャで得られたものよりも平均 1.5 倍程度大きいことが分かり, これは, 用いている干渉フィルターの半値幅の違いによるものであると考えている. 発表では, ASG による大気光スペクト
ルのデータを用いて二つのカメラの発光強度の違いについて考察した結果を述べる.
キーワード: 極冠域, ポーラーパッチ, 大気光観測
Keywords: Polar cap region, Polar cap patches, Airglow measurements

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PEM27-12

会場:A01

時間:5 月 26 日 11:15-11:30

Chemical Release を用いたカスプ領域大気風・プラズマドリフト同時計測 〜初期結果〜
Measurements of neutral wind and plasma drift with chemical release in the cusp region- preliminary results
柿並 義宏 1∗ ; 木原 大城 1 ; 渡部 重十 2 ; 山本 真行 1 ; Conde Mark3 ; Larsen Miguel4
KAKINAMI, Yoshihiro1∗ ; KIHARA, Daiki1 ; WATANABE, Shigeto2 ; YAMAMOTO, Masa-yuki1 ; CONDE, Mark3 ;LARSEN, Miguel41
1

高知工科大学, 2 北海道情報大学, 3 アラスカ大学フェアバンクス校, 4 クレムソン大学
Kochi University of Technology, 2 Hokkaido Information University, 3 University of Alaska, Fairbanks, 4 Clemson University

A chemical release experiment was taken place on 24 November 2014 to measure neutral wind and plasma drift in the cusp
region, which was named the Cusp Region Experiment (C-REX). We set up 2 cameras (one for neutral Barium (Ba) and theother for ionized Barium (Ba+)) at Longyerben and Ny-Alsund for each site. In addition, one video camera at Ny-Alsund andone camera with a grating at Longyerben were set up. The rocket was launched from Andoya at 08:05 UT and first chemical
release was observed at 08:14:19 UT from Longyerben, Ny-Alsund and an airplane. Ten of 24 canisters were successfully ignited
between 200 and 400 km altitude at about 600 km away from Svalbard islands. Each canister contains barium (Ba) and strontium(Sr). Evaporated gasses reflect sunshine and green and blue “space fireworks” were observed by digital cameras with filter andvideo as well as human eyes. The filters were developed to observe resonance scattering of neutral Ba (552.5 nm) and ionized Ba(454.5 nm), and evaluated with an integrating sphere in National Institute of Polar Research. We also observed space fireworks
with a grating and successfully obtained spectrums. In this paper, we introduce our observation and show preliminary results ofthe experiment.
キーワード: カスプ, 中性大気風, プラズマドリフト, 宇宙花火, ガス放出ロケット実験, 中性大気密度異常
Keywords: cusp, neutral wind, plasma drift, space firework, chemical release exeprimet, neutral density anomaly

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PEM27-13

会場:A01

時間:5 月 26 日 11:30-11:45

InSAR を用いた中緯度スポラディック E の検出
Detecting mid-latitude Es by InSAR
鈴木 貴斗 1∗ ; 前田 隼 1
SUZUKI, Takato1∗ ; MAEDA, Jun1
11

北海道大学大学院理学院自然史科学専攻
Department of Natural History Sciences, Hokkaido University

Maeda and Heki. (2014) は Global Positioning System ‒ Total Electron Content (GPS-TEC) を用いることで，これまで観測点上空のみでしか観測されなかった日本上空のスポラディック E (以下 Es) を二次元的に捉えることに成功した．一方，
GPS と同様に地殻変動測定を目的とした宇宙測地技術に Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) がある．SAR
は航空機や衛星などのプラットホームに搭載されたアンテナを用いて，地上ターゲットがビームの中に入り続ける間中の反射波を全て集めることで，仮想的に大きな開口長のアンテナを実現し，高分解能のレーダー画像を生成する技術である．InSAR は異なる二つの時期に観測された SAR の位相データの差を取る干渉処理によって，二つの時期の間に起きた地殻変動を面的に画像として検出する技術である．InSAR の画像にも電離圏の影響が現れることがあり，これは使用したマイクロ波の周波数が低いほどより顕著に現れ，Advanced Land Observing Satellite (ALOS) のような L-band のマイク
ロ波を用いた衛星は電離圏の現象の検出に有利である．GPS に対して空間分解能で勝る InSAR で Es を検出できれば Esの空間分布をより詳細に知ることができ，これまで不明瞭であった Es の発生メカニズム解明の手助けになると期待される．本研究では日本上空の Es を InSAR を用いて検出することを目的とした．
まず，稚内・国分寺・山川のイオノゾンデで 2006 年〜2010 年の 5〜8 月の午前中に Es の臨界周波数 foEs が 15MHz以上となった日を選んだ．次に，観測日時と観測場所が出来るだけ近い ALOS/PALSAR のデータを選び，干渉画像を作成した．その中の 2009 年 3 月 28 日 (Master) と 2009 年 6 月 28 日 (Slave) のペアの干渉画像に興味深い位相変化が現れ，
北東方向に傾きを持つ．全体の形は瀬戸内海で途切れているのでわからないが，4 つのパッチが見て取れ，1 つのパッチの大きさは 20km 程度であった．この位相変化を TEC 変化量 (4TEC) に換算したところ，4TEC=0.44TECU となった．これは，Es が発生した際の 4TEC に近い値である．しかし，InSAR の画像からでは高度の拘束ができない．そこで
GPS-TEC を用いて解析したところ，GPS-TEC でも InSAR の画像で位相変化が現れた場所付近に同じようなシグナルが検出され，高度を 100km と特定することができた．よって，位相変化を起こした原因が Es であることがわかり，InSAR
で中緯度 Es を検出することができた．
キーワード: InSAR, スポラディックＥ, GPS-TEC
Keywords: InSAR, sporadic-E, GPS-TEC

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PEM27-14

会場:A01

時間:5 月 26 日 11:45-12:00

中緯度スポラディック E の移動に対する下部熱圏における中性大気潮汐の影響
Tidal effect of the neutral atmosphere in the lower thermosphere on the movement ofsporadic E at midlatitude
前田 隼 1∗ ; 日置 幸介 1
MAEDA, Jun1∗ ; HEKI, Kosuke1
1
1

北海道大学
Hokkaido University

スポラディックE は高度 100km 付近の電離圏 E 領域で突発的に発生する電子密度の高いプラズマ・パッチのことである．中緯度地帯では夏季にスポラディックE が多く発生することが知られ（Whitehead, 1989 and references there in），また地理的分布をみると日本付近で発生頻度が特に高い（Wu et al., 2005; Arras et al., 2008）．スポラディックE の観測は従来地上からのレーダー観測やロケット観測などに限られてきたため，時空間分解能の制限が大きかった．しかし近年，2周波 GNSS を用いた全電子数（TEC）観測によってスポラディックE の観測が可能であることが明らかになった（Maeda
and Heki, 2014）．とくに日本では国土地理院が全国に 1200 点以上に及ぶ稠密な GNSS 受信機網（GEONET）を整備しており，これを用いることでスポラディックE の 2 次元水平面構造とその時間変化を追うことが可能である（Maeda andHeki, 2014）．
本研究ではスポラディックE の移動に焦点を当て，GEONET を用いて GPS-TEC 観測を行った．日本上空では東西方向に 50-500km に渡って伸びる細長い構造が顕著である（Maeda and Heki, 2014, SGEPSS）．そのため東西方向の移動は帯の成長と区別ができない．そこで本研究では南北方向のスポラディック E の動きについて分析を行った．まず，5 分ごとの TEC マップを作成しスポラディックE の 2 次元構造を明らかにし，20-30 分ごとに移動方位（南北）と移動速度を目視で読み取った．2010 年に関東上空で観測された 27 の移動性スポラディックE について解析を行った.
結果，スポラディックE の移動方位（南北）に地方時依存性が見られた．イベント数を示すヒストグラムから，午前10-12 時は北方向への移動が卓越し，18 時ころには南方向への移動が卓越した．また，両者の中間にあたる 15 時ころは両方向への移動イベントが最も少ない「沈黙の時間」であった．この結果は関東で行われた後方散乱波観測による結果と調和的であった（Tanaka, 1979）．とくに 15 時ころの「沈黙の時間」は Tanaka (1979) によると西方向への移動が卓越する時間であり，今回行った GPS-TEC 観測では東西方向の移動を無視しているため，イベント数として観測されないことと一致する．
スポラディックE の移動が中性大気の影響を受けているとすると，南北方向への移動は下部熱圏における大気潮汐を反映していることが示唆された．これは逆に，GPS-TEC を用いてスポラディックE の移動を観測することで下部熱圏の中性大気ダイナミクスの知見を得ることができることを示唆している．

キーワード: スポラディック E, GPS, TEC, 大気潮汐
Keywords: sporadic-E, GPS, TEC, atmospheric tide

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PEM27-15

会場:A01

時間:5 月 26 日 12:00-12:15

観測ロケット S-520-29 号機搭載マグネシウムイオンイメージャによるスポラディッ
ク E 層の水平構造の撮像観測
Imaging observation of spatial structure of sporadic E layer by Magnesium Ion Imager on
the sounding rocket S-520-29
栗原 純一 1∗ ; 岩上 直幹 2 ; 栗原 宜子 3 ; 田中 真 4 ; 高橋 隆男 4 ; 阿部 琢美 3
KURIHARA, Junichi1∗ ; IWAGAMI, Naomoto2 ; KOIZUMI-KURIHARA, Yoshiko3 ; TANAKA, Makoto4 ;TAKAHASHI, Takao4 ; ABE, Takumi3
1

北海道大学 大学院理学研究院, 2 東京大学 大学院理学系研究科, 3 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所, 4 東海大学 情報教育センター
1
Faculty of Science, Hokkaido University, 2 Graduate School of Science, The University of Tokyo, 3 Institute of Space andAstronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency, 4 ICT Education Center, Tokai University

中緯度電離圏 E 領域に発生するスポラディック E(Es) 層の空間構造を明らかにすることを目的として、Es 層に存在するマグネシウムイオン (Mg+ ) からの真空紫外共鳴散乱光を観測ロケット S-520-29 号機に搭載したマグネシウムイオンイ
メージャ (MII) によって観測した。
電子との再結合反応の遅い金属イオンが収束して Es 層を形成するため、その主要な金属イオンの一つである Mg+ の
分布は Es 層内の電子密度の空間構造を反映していると推測される。Es 層の空間構造は沿磁力線不規則構造や E-F 領域結合などの様々な電離圏現象と密接な関係があることが示唆されており、Mg+ 分布の撮像観測によって Es 層の空間構
造に新たな知見が得られることが期待される。
同様の目的で 2008 年 2 月 6 日に鹿児島県の内之浦宇宙空間観測所において観測ロケット S-310-38 号機実験を行い、世界で初めて Es 層内の Mg+ の 2 次元水平構造の観測に成功した。この成果は Mg+ の共鳴散乱光観測が Es 層の空間構造の解明に有効であることを示したが、観測ロケットの姿勢、特に機軸の天頂角が予想外に大きかったために、有意な観測領域が極めて限定された。
そこで 2014 年 8 月 17 日に行われた観測ロケット S-520-29 号機実験では、S-310-38 号機に搭載した MII を改良するともに、ガスジェット方式による姿勢制御装置を利用した観測を行った。姿勢制御は残念ながら当初の期待通りではなかったものの、Mg+ の共鳴散乱光観測に成功し、Es 層の空間構造に対する貴重な観測結果が得られた。

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PEM27-16

会場:A01

時間:5 月 26 日 12:15-12:30

地磁気 Sq 電流によるアンペール力と熱圏圧力差
Ampere force exerted by geomagnetic Sq currents and thermospheric pressure difference
竹田 雅彦 1∗
TAKEDA, Masahiko1∗
1
1

京都大学大学院理学研究科地磁気センター
Data Analysis Center for Geomagnetism and Space Magnetism., Kyoto Univ.

各観測所での地磁気 Y 成分 Sq 場から電離層全電流を見積もり、それが及ぼすアンペール力と熱圏大気昼夜圧力差を比較した。静穏日各年春秋分時平均では Sq 電流渦中心緯度付近ではアンペール力は高度 120km より上空の圧力差は経年変化を含めてほぼ一致する。夏冬時にはこの関係がずれるがこれは半球間沿磁力線電流の効果と思われる。発表時にはこれらの物理的意味についても触れる予定である。

キーワード: 地磁気日変化, 全電流, アンペール力, 熱圏圧力差, 太陽活動度
Keywords: geomagnetic daily variation, total current, Ampere force, thermospheric pressure difference, solar acivity

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PEM27-17

会場:A01

時間:5 月 26 日 12:30-12:45

SuperDARN 北海道-陸別第一 HF レーダー受信専用機による電離圏変動の研究
Study of ionospheric disturbances using the remote HF wave receiver of the SuperDARN
Hokkaido East radar
西谷 望 1∗ ; 木川 竜介 1 ; 堀 智昭 1 ; 濱口 佳之 1
NISHITANI, Nozomu1∗ ; KIGAWA, Ryusuke1 ; HORI, Tomoaki1 ; HAMAGUCHI, Yoshiyuki1
11名古屋大学太陽地球環境研究所
Solar-Terrestrial Environment Laboratory, Nagoya University

我々のグループは、SuperDARN 北海道-陸別第一・第二 HF レーダーを北海道陸別町にそれぞれ 2006 年・2014 年に設置し、観測を継続して行っているが、両レーダーで使用しているログペリアンテナは弱いながら後方にも電波が発射されており (バックローブビーム: メインローブビームに比較して片道あたり約 15dB の減衰)、この後方から返ってくる地
上散乱エコーの影響をどうやって取り除くかが課題となっている。これを解決することを当初の目的として、2014 年より同第一 HF レーダーの電波の受信専用機を名古屋および陸別に設置し、観測を行っている。これまでの観測では冬季に名古屋における電波の受信状況が悪化するものの、夏季から秋季にかけて安定して良質のデータが得られており、これを詳細に解決することによりバックロームビームで得られる地上散乱エコーの反射点高度変動を観測することに成功している。この観測の問題点として、電波を発射する HF レーダーの周波数が小刻みに変動していること、またパルス発射のタイミングが正確に定まっていないこと等が挙げられるが、参照用として陸別町の HF レーダー近傍に同規格の受信専用機を設置し、両受信機で GPS 同期をとって観測を行うことにより解決している。当初の目的はメインローブとバッ
クローブの影響の分離であったが、受信専用機を日本国内に複数設置することにより、伝搬性電離圏擾乱 (TID) や地震・
火山・大気擾乱等の変動により電離圏が受ける影響を 2 次元観測することが可能である。講演では観測の初期結果について報告する。
キーワード: SuperDARN, 受信専用機, 電離圏擾乱
Keywords: SuperDARN, remote HF wave receiver, ionospheric disturbance

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PEM27-18

会場:A01

時間:5 月 26 日 14:15-14:30

Seismo-traveling ionospheric disturbance observed by HF Doppler sounding system
Seismo-traveling ionospheric disturbance observed by HF Doppler sounding system
CHOU, Min-yang1∗ ; TSAI, Ho-fang1 ; LIU, Jann-yenq2 ; LIN, Charles1
CHOU, Min-yang1∗ ; TSAI, Ho-fang1 ; LIU, Jann-yenq2 ; LIN, Charles1
1
1

National Cheng-Kung University, 2 2Institute of Space Science, National Central University,
National Cheng-Kung University, 2 2Institute of Space Science, National Central University,

In this paper, networks and concurrent/co-located measurements of seismometers (BATS, K-net, KiK-net), HF Doppler Sounding Systems in Taiwan and Japan are used to study Seismo-traveling ionospheric disturbance (STIDs). It’s shown that theseinfrasound wave packets triggered by seismic surface waves that was generated by strong earthquake. The infrasound wave
packets were detected in the ionosphere at heights ˜200 km about 9 min after the detection of corresponding wave packets on the
ground. The individual wave packets recorded on the HF Doppler have different observed horizontal velocities and correspondto different type of seismic waves.
The Hilbert-Huang Transform (HHT) is applied to analyze Doppler frequency shifts (DFSs) detecting STIDs and estimatedthe amplification factor in vertical displacement of the ionosphere relative to the ground surface motion, while the time delay,
circle, ray-tracing, and beam-forming methods are used to compute the origin of the detected STIDs.

キーワード: STIDs, Ionosphere
Keywords: STIDs, Ionosphere

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PEM27-19

会場:A01

時間:5 月 26 日 14:30-14:45

地震により生じた中性大気波動のシミュレーションによる伝搬特性解析
Propagation Characteristics of Neutral Atmospheric Waves Associated with Earthquakes
Using a Numerical Simulation
吉川 晃平 1∗ ; 清水 友貴 1 ; 中田 裕之 1 ; 鷹野 敏明 1 ; 松村 充 2
YOSHIKAWA, Kouhei1∗ ; SHIMIZU, Yuki1 ; NAKATA, Hiroyuki1 ; TAKANO, Toshiaki1 ; MATSUMURA, Mitsuru2
1
1

千葉大学大学院工学研究科, 2 国立極地研究所
Graduate School of Engineering, Chiba University, 2 National Institute of Polar Research

地震発生時に発生する音波や大気重力波が電離圏擾乱を引き起こしていることが HF ドップラや GPS を利用した全電離圏粒子数 (TEC) の観測によって明らかになっている。本研究では数値シミュレーションを用いて中性大気波動の伝搬メカニズムを明らかにし、地面の変動と電離圏擾乱の関連を明らかにすることが目的である。本研究では中性大気の支配方程式を数値的に解くことによって中性大気波動の時間発展の計算を行った。
まず、シミュレーションで用いている人工粘性が与える影響の検討を行った。圧縮性流体では音速を超えると衝撃波が発生する。衝撃波は数値的には不連続な面であるが、実際は分子の自由行程程度の厚さがある。シミュレーションで
数値粘性を加えずそのまま計算を行うと数値発散が発生するため、Von-Neumann 型の人工粘性を加えることによって数値発散を抑えている。人工粘性を加えるにあたり、人工粘性係数を適切な値に設定する必要があるため、エネルギー密度保存則から減衰を引くことによって求められる理論式 (Chum et al ., 2012) と人工粘性係数を変化させた場合のシミュ
レーション結果との比較を行った。その結果、この人工粘性を大きくするとシミュレーション結果の振幅は小さくなった。また、入力として与えている地震動の周期によって理論式と一致した人工粘性係数は異なり、人工粘性係数を変化させる必要があることが分かった。次に、音波が伝搬する先端部分に長波長の部分が存在し、その部分は理論式よりも振幅が大きく、定常状態の波よりも高い高度 (>300 km) まで減衰していないことが分かった。音波の伝搬する波の先端部分に長波長の部分が存在し、高い高度まで減衰しない原因を検討するため、時間波形の検討を行った。高高度では入力周波数よりも低い周波数成分があることが分かった。用いた理論式の高度毎の周波数特性を検討すると、低域通過特性があり、高度があがるにつれ減衰し始める周波数が徐々に低周波側に移動していることから、高高度では低周波成分が支配的となっていると考えられる。エネルギー密度保存則から高高度では振幅が大きくなるが、高周波成分は粘性や熱伝導などの原因により減衰するためこのような特性となる。
これらの検討により、入力の地震動の周期によって適切な人工粘性係数の値を設定する必要があることが分かった。また、音波が伝搬する先端部分に、長波長の部分があり、その部分では入力の周波数成分よりも低周波の成分が存在した。
その低周波成分と大気の低域通過特性により、振幅が理論式よりも大きくなり、定常状態よりも高い高度まで伝搬していることが分かった。

キーワード: 地震, 中性大気波動, 数値シミュレーション, 電離圏擾乱
Keywords: Earthquake, Neutral atmospheric wave, Numerical simulation, Ionospheric disturbance

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PEM27-20

会場:A01

時間:5 月 26 日 14:45-15:00

中規模伝搬性電離圏擾乱発生時に共鳴散乱ライダーで観測された Ca+密度変動
Ca+ density perturbations observed by a resonance scattering lidar during MSTIDs
江尻 省 1∗ ; 津田 卓雄 2 ; 西山 尚典 1 ; 阿保 真 3 ; 西岡 未知 4 ; 丸山 隆 4 ; 齊藤 昭則 5 ; 中村 卓司 1
EJIRI, Mitsumu K.1∗ ; TSUDA, Takuo2 ; NISHIYAMA, Takanori1 ; ABO, Makoto3 ; NISHIOKA, Michi4 ;MARUYAMA, Takashi4 ; SAITO, Akinori5 ; NAKAMURA, Takuji1
1

国立極地研究所, 2 電気通信大学, 3 首都大学東京大学院システムデザイン研究科, 4（独）情報通信研究機構, 5 京都大学
大学院理学研究科地球物理学教室
1
National Institute of Polar Research, 2 The University of Electro-Communications, 3 Graduate School of System Design, Tokyo
Metropolitan University, 4 National Institute of Information and Communications Technology, 5 Department of Geophysics, Graduate School of Science, Kyoto University
中間圏・下部熱圏領域には、流星や宇宙塵によって宇宙空間から地球大気に持ち込まれた金属原子やイオンの定常層が存在する。そのうちいくつかの金属原子層（Na, K, Fe, Ca）と金属イオンでは唯一カルシウムイオン（Ca+ ）については、共鳴散乱を利用することにより、その密度や温度の高度分布を地上からライダー観測することが出来る。国立極地研究所は、第Ⅷ期重点研究観測「南極域から探る地球温暖化」における中層・超高層大気観測研究の一環として、レイリー／ラマンライダーに共鳴散乱ライダーを追加した高機能ライダーの開発を進めている。この共鳴散乱ライダーは、送信系に波長可変のアレキサンドライト・レーザーと第 2 高調波発生器を用いており、インジェクションシーダーの波長を波長計で制御することで、基本波（768-788 nm）、第 2 高調波（384-394 nm）のうち任意の波長のレーザーパルスを得ることが出来る。これにより中間圏界面付近に存在する金属原子（K, Fe）やオーロラ起源のイオン（N2 + ）に加えて、電離圏 E 領域に存在する Ca+ の共鳴散乱（393 nm）も観測可能である。このライダーを用いて、2014 年 8 月 21 日
14:13-19:28 UT に国立極地研究所（35.7N, 139.4E）で Ca+ の共鳴散乱ライダー観測を行い、高度 80-130 km の Ca+ 密度変動（高度分解能 15 m、時間分解能 1 分）を取得することに成功した。この晩は、情報通信研究機構（35.7N, 139.5E）のイオノゾンデ観測では、一晩中スポラディック E（Es ）層が観測されており、国土地理院の GPS 受信機網によって得られた TEC（Total Electron Contents）map では、北西−南東方向の波面構造を持った中規模伝搬性電離圏擾乱（Medium-Scale
Traveling Ionospheric Disturbances; MSTIDs）が南西方向に伝搬する様子が観測された。本講演では、この共鳴散乱ライ
ダーによる Ca+ 密度観測の結果を報告すると共に、イオノゾンデ、GPS-TEC map で同時観測された Es 層、MSTIDs との関係を議論する。
キーワード: 共鳴散乱ライダー, カルシウムイオン, 中規模伝搬性電離層擾乱, GPS-TEC, スポラディック E 層
Keywords: resonance scattering lidar, Ca+, medium scale traveling ionospheric disturbances, GPS-TEC, sporadic E layer

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PEM27-21

会場:A01

時間:5 月 26 日 15:00-15:15

プラズマバブルに伴う極めて大きな全電子数空間勾配の特性と GNSS に対する影響
Characteristics of spatial gradient of ionospheric TEC assoicated with plasma bubbles andits impact on GNSS
斎藤 享 1∗ ; 吉原 貴之 1
SAITO, Susumu1∗ ; YOSHIHARA, Takayuki1
1
1

独立行政法人電子航法研究所
Electronic Navigation Research Institute

The plasma bubble is a sharp depletion in the ionospheric plasma density. Spatial gradient of the ionospheric TEC (total electron content) associated with the sharp depletion of the plasma density makes it difficult for GNSS augmentation systems to work
properly. To mitigate the ionospheric threats associated with the spatial TEC gradient, it is important to know the characteristicsof the TEC gradient.
Data used are obtained in Ishigaki (24.3N, 124.2E) with five GNSS receivers with mutual distances from 86 to 1557 m. TEC
differences and thus the gradients between a pair of GNSS receivers are precisely derived with the single-frequency carrier-basedand code-aided (SF-CBCA) technique. Directions of the TEC gradients are estimated with the TEC gradients between threeof the five stations. The derived TEC gradients are compared with those derived with the dual-frequency TEC estimation withthe assumption that the TEC gradient in quiet time would be zero. The velocity and propagation directions of the gradients are
estimated with the correlation analysis of TEC variation of three of the five stations.
Associated with the plasma bubble events on 3 April 2008, the TEC gradients derived with the SF-CBCA method wasamounted to be 3.2 TECU/km, which is equivalent to the gradients in the ionospheric delay at L1 frequency of 518 mm/km.
It exceeds the upper bound of the ionospheric threat space (maximum assumed values in the safety design) of ground-based
augmentation system (GBAS). The result is proved to be realistic with the dual frequency measurements, though there seems tobe cycle-slip effects in TEC estimation. The velocity was estimated to be 118 m/s, and the propagation direction was estimatedto be 75 degrees. The propagation direction is consistent with the direction of the TEC gradient of 74 degrees (clockwise fromthe North). The spatial scale of the TEC gradient is estimated to be 7 km.
These parameters derived in this study are all relevant to the ionospheric threat space of GBAS, and the threat space is shown
to be modified so that this extreme TEC gradient is bounded. Thus, studying the characteristics of the TEC gradient with theparameters shown above are very important to the safety design of GNSS augmentation systems, and have to be investigatedextensively. Further analysis of the data obtained in the periods of higher solar activity than that of the event analyzed here isnecessary and is now going on.

キーワード: プラズマバブル, 電離圏不規則構造, 全電子数空間勾配, 電離圏不規則構造速度, 電離圏不規則構造空間スケー
ル, 衛星航法補強システム
Keywords: plasma bubble, ionospheric irregularity, TEC gradient, irregularity velocity, irregularity scale size, GNSS augmentation system

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PEM27-P01

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

地上デジタル放送波を用いた水蒸気推定手法の開発
Water vapor estimation using digital terrestrial broadcasting wave
川村 誠治 1∗ ; 太田 弘毅 1 ; 花土 弘 1 ; 山本 真之 1 ; 志賀 信泰 1 ; 木戸 耕太 1 ; 安田 哲 1 ; 後藤 忠広 1 ;市川 隆一 1 ; 雨谷 純 1 ; 今村 國康 1 ; 藤枝 美穂 1 ; 石津 健太郎 1 ; 岩井 宏徳 1 ; 杉谷 茂夫 1
KAWAMURA, Seiji1∗ ; OHTA, Hiroki1 ; HANADO, Hiroshi1 ; YAMAMOTO, Masayuki1 ; SHIGA, Nobuyasu1 ;KIDO, Kouta1 ; YASUDA, Satoshi1 ; GOTOH, Tadahiro1 ; ICHIKAWA, Ryuuichi1 ; AMAGAI, Jun1 ;IMAMURA, Kuniyasu1 ; FUJIEDA, Miho1 ; ISHIZU, Kentaro1 ; IWAI, Hironori1 ; SUGITANI, Shigeo1
11

情報通信研究機構
National Institute of Information and Communications Technology

情報通信研究機構では、地デジ放送波を用いて水蒸気を推定する手法の研究開発を行っている。電波は伝搬の過程で水蒸気による遅延を受ける。この遅延量を計測すれば、伝搬路上の水蒸気積算値を推定することができる。例えば伝搬距離が 5 km の場合、相対湿度が 1 %変化すると伝搬遅延は約 17 ps 変化する。有効な観測のためには少なくとも数十 psの精度で遅延時間を精密測定する必要がある。地デジ波は OFDM 方式で符号化されており、その中には既知信号 (SP 信
号) が埋め込まれている。既知信号から複素遅延プロファイルを算出しその位相を用いることで、原理的には約 4.5 ms 毎に伝搬遅延を高精度 (ピコ秒オーダー) に求めることが可能である。このような精度を議論する場合、電波塔側、受信局側のそれぞれの局発の位相変動が大きな誤差要因となる。そこで、電波塔を含む直線上に 2 つの受信点を設け、それぞれで遅延時間を測定する。この測定値には電波塔と受信局それぞれの局発の位相変動が含まれているが、両者の差を取ることで電波塔側の位相変動を相殺することができる。残った 2 地点間の局発の位相変動差を同期により相殺すること
で、水蒸気量を推定する。
これまでに地デジ放送波の遅延を位相変動として測定する装置をソフトウェア無線の技術で開発してきた。この装置をさらに改良し、リアルタイム処理可能なチャンネル数を最大 5ch にまで拡張することに成功した。同装置のハードウェ
アとしての測定精度を評価し、遅延測定の時間分解能が 50 ps 程度 (距離分解能 15 mm) であることを確認した。異なる地点の局発の同期 (位相変動差を取り除く) 手法としては CATV を用いる方法を検討している。CATV 網には地デジ中継
信号 (電波塔から送信されている RF と同じ信号) が通っており、上記の装置で地デジ放送波と同じように処理することが可能である。CATV 網で配信される信号をリファレンスとして局発の位相変動を取り除く。CATV 信号は異なる経路
を通ってくるためにそれぞれ独自の遅延変動を持っているが、それを補正する手法を開発しており、現時点での同期精度は 100 ps 以下となっている。さらに精度向上を目指して室内実験を行っている。今夏をターゲットに水蒸気推定の実証実験を計画している。この実験では CATV 同期に加え、既に確立している光ファイバーを用いた同期も併用して同期の検証と遅延測定を行う予定である。将来の多点展開に向けて測定装置の小型化 (ボード化) の検討も進めている。
キーワード: 水蒸気, 電波, 伝搬遅延, 地デジ
Keywords: water vapor, radio wave, propagation delay, digital terrestrial broadcasting

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PEM27-P02

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

北陸冬季雷と関連する下部電離圏擾乱の二周波観測
Dual frequency observation of subionospheric perturbations associated with Hokuriku
winter lightning
森永 洋介 1∗ ; 土屋 史紀 1 ; 小原 隆博 1 ; 三澤 浩昭 1 ; 本間 規泰 2
MORINAGA, Yosuke1∗ ; TSUCHIYA, Fuminori1 ; OBARA, Takahiro1 ; MISAWA, Hiroaki1 ; HONMA, Yasunori2
1

東北大学大学院理学研究科惑星プラズマ・大気研究センター, 2 東北電力株式会社
Planetary Plasma and Atmospheric Research Center, Graduate School of Science, Tohoku University, 2 Tohoku Electric Power
Company

1

Intense electromagnetic pulses (EMP) radiated from lightning discharge could cause heating and ionization and alter the
conductivity in the ionospheric D-region. The purpose of this study is to reveal influence of the lightning on the lower ionosphereand its dependence on properties of lighting discharges. For this purpose, two LF radio observation systems were installed in
Takine (Fukushima) and Sasaguri (Fukuoka). Radio signals from two JJY transmitters at Haganeyama (Fukuoka, 60kHz) andOtakadoyayama (Fukushima, 40kHz) are simultaneously measured at Takine and Sasaguri, respectively. Radio propagation pathsof both transmitter ? receiver pairs are almost overlapped and the midpoints of both paths are located over the coast of Hokuriku
area. These enable us to investigate the lightning effect on the lower ionosphere at different height because it is expected thatreflection height of radio wave depends on radio frequency.
The LF signature of subionospheric perturbations associated with winter lightning in the Sea of Japan (around Hokuriku) has
been observed from December 13, 2014. Signatures of subionospheric perturbation (early event) which occur immediately after
the causative lightning were detected. While modeling studies (E. D. Schmitter. 2014) show that change of ionization state in
the lower ionosphere depends on intensity of EMP, there is no clear observation evidence that shows quantitative relationshipbetween them. We analyze the data derived from these observations using peak current of causative lightning and difference infrequency of two JJY.
Acknowledgement: We would like to thank A. Yoshikawa, T. Uozumi and S. Abe, Kyushu University, Fukuoka and T. Ohno,
Hoshinomura astronomical observatory, Fukushima, for cooperating LF radio observation.
Keywords: lightning discharge, subionospheric perturbation, dual frequency observation

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PEM27-P03

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

HFD と微気圧計による台風通過時の大気波動のスペクトル解析
Spectral analysis of ionospheric and atmospheric perturbations associated with typhoons
using HFD and microbarometer平林 慎一郎 1∗ ; 中田 裕之 1 ; 鷹野 敏明 1 ; 冨澤 一郎 2
HIRABAYASHI, Shinichiro1∗ ; NAKATA, Hiroyuki1 ; TAKANO, Toshiaki1 ; TOMIZAWA, Ichiro2
1
1

千葉大学大学院工学研究科, 2 電気通信大学宇宙・電磁環境研究センター
Graduate School of Engineering, Chiba University, 2 Center for Space Science and Radio Engineering

竜巻や台風などの激しい気象条件に伴い大気波動が発生し, これが電離圏擾乱を引き起 こすことが知られているが, その特徴や大気波動の伝搬特性は解明されていない. 本研究 では, 台風に伴い発生する大気波動の解析を行った. 電気通信
大学が運用する HF ドップ ラー (HFD), 微気圧計のデータを用いて, 時系列データとダイナミックスペクトルの解析, スペ
クトル強度の時間変化の解析を行った. 今回用いた HFD データは, 菅平の観測点で取 得された 5006 kHz の受信データである. 微気圧計データは, 京都府峰山町に設置されて いるものを用いた. なお HFD データの解析を行う時間帯は 7:00 から 18:00 までとした. これは日没から日の出までの時間帯にかけては電離圏の変動が非常に大きく, 解析には適 切でないためである. 台風のデータについては, 国立情報学研究所が運営するデジタル台 風より取得した. 典型例として, 台風 2013年 26 号の結果を述べる. この台風は 2013/10/15 から 10/17 にかけて日本に上陸し,10/16 に菅平観測点に最接近した. 取得
された HFD データのダイナミックスペクトルでは,5 mHz 以下の帯域では, 台風が接近し ていない時でもスペクトル強度に変動が現れているが, 台風通過時に 5?40 mHz の帯域 においてスペクトル強度の上昇が見られた. 時系列においては
台風通過時にドップラーシ フトの振幅約 0.2 Hz の変動が見られた. 微気圧計データについても, ダイナミックスペク ト
ルでは 5?50 mHz でスペクトル強度の上昇が見られ,HFD の場合と同様の傾向を示し ていることがわかった. このように
5?40 mHz の帯域においてスペクトル強度の上昇が 見られたこと, 台風最接近の前日でもスペクトル強度の上昇が見られたことから,30 mHz,4 mHz についてスペクトル強度の時間変化の解析を行った. 同時に, 菅平観測点と 台風中心との距離,
菅平観測点での風速それぞれの時間変化をとり, 関連を解析した. 風 速については, 気象庁の保有する気象観測データ (アメダス) を使用し, 観測地点は, 菅平観 測点に最も近い埼玉県秩父市のものを用いた. その結果, スペクトル強度の時間変
化にお いて,30 mHz では台風通過時におけるスペクトル強度の上昇が見られるのに対し,4 mHz ではそれほど顕著でない
ことがわかった. このことと, 前述のダイナミックスペクト ルの様子を踏まえると, 高周波数域でのスペクトル強度は, 台
風による影響がより強くな ると考えられる. スペクトル強度のピークは, 菅平観測点と台風中心間の距離が最短とな る時
間帯と, 風速が最大となる時間帯において最大となっていることがわかった.
キーワード: 台風, 電離圏, 大気波動, 微気圧計, HFD
Keywords: Typhoons, ionosphere, atmosphere, microbarometer, HFD

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PEM27-P04

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

SWARM 衛星が中低緯度電離圏上空で観測した微細沿磁力線電流の起源の推定
Origin of small-scale field-aligned currents as observed by SWARM above the ionospherein middle and low latitudes
青山 忠司 1∗ ; 家森 俊彦 2 ; 中西 邦仁 1
AOYAMA, Tadashi1∗ ; IYEMORI, Toshihiko2 ; NAKANISHI, Kunihito1
1

京都大学大学院 理学研究科 地球惑星科学専攻, 2 京都大学大学院 理学研究科 附属地磁気世界資料解析センター
Graduate School of Science, Kyoto University, 2 Data Analysis Center for Geomagnetism and Space Magnetism, Graduate
School of Science, Kyoto Univers
1

我々は、2013 年 11 月 22 日に打ち上げられた Swarm 衛星の一年分の磁場データを解析し、中低緯度において衛星の軌
道に沿った数十秒周期（10˜40 s）の微小な（0.1〜5nT）磁場変動が、微細な沿磁力線電流の空間構造であることを確認した (Iyemori et al., GRL, 2015)。また、CHAMP 衛星の磁場データの統計的解析により、地形・季節依存性などから、その磁場変動は下層大気の擾乱により生じた重力音波共鳴によって E 層ダイナモが駆動され沿磁力線電流が流れてもたらされていると考えられる (Nakanishi et al., EPS, 2014)。本発表では、前半において気象データと磁場データを比較することにより、磁場変動が下層大気起源であることを明らかにする。後半では、2014 年に日本付近を通過した台風上空の磁場変動のスペクトル指数を調べることにより、電離層ダイナモの起源が南北半球どちら側にあるのかを推定する。
キーワード: 沿磁力線電流, 電離層ダイナモ, 大気重力波, 重力音波, SWARM 衛星, 台風
Keywords: field-aligned current, ionospheric dynamo, atmospheric gravity wave, acoustic gravity wave, swarm satellite, typhoon

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PEM27-P05

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

ブラジル磁気異常帯における沿磁力線の微細構造の検証
The verification of the small spatial structure of field aligned currents over the Brazilian
Anomaly
中西 邦仁 1∗ ; 家森 俊彦 1 ; 青山 忠司 1
NAKANISHI, Kunihito1∗ ; IYEMORI, Toshihiko1 ; AOYAMA, Tadashi111

京都大学大学院理学研究科
Department of Geophysics, Graduate School of Science, Kyoto University

Nakanishi 等 (2014) は、CHAMP 衛星が観測した磁場データにカットオフ周期を 40 秒にしたハイパスフィルターを通した結果、軌道に沿って数十秒の磁場変動が中低緯度にほぼ常時存在することを発見した。解析結果から、その磁場変動の周期と振幅の緯度依存性について、ブラジリアン磁気異常帯とその他の領域では特性が異なることを示した。つまり、その他の領域では、衛星が磁気赤道に近づくにつれ、周期が長くなり振幅が小さくなる。ブラジリアン磁気異常帯
では、周期は比較的長くならず、振幅は小さくならない、むしろ大きくなる傾向がある。他の特性については、どちらの領域においても同様な特性が見られる。つまり、1) 主磁場に垂直な変動である。2) 昼側の振幅は夜側に比べ振幅がはるかに大きく、ローカルタイムにおける振幅と E 層伝導度の相関は非常に高い。3) 統計的に振幅は南北共役性を持っている。4) 振幅には磁気擾乱度依存性と太陽風パラメーター依存性はほとんど見られない。5) 振幅の全球図には地理的な特性を持つ明瞭な季節依存性が見られる。
ブラジリアン磁気異常帯以外の領域に見られる周期と振幅の緯度依存性をはじめ上記の特性から、下層大気起源の大気重力波（重力音波モード、または、内部重力波モード）によって駆動された電離層ダイナモによって生成された沿磁
力線電流の微細構造（ 200 ? 300 km ）であることが強く示唆された。このモデルから周期と振幅の緯度依存性について
次のように説明できる。ダイポール型の主磁場を用いて、電離層における沿磁力線電流の空間スケールがその主磁場の磁力線に沿って衛星高度までトレースされる。衛星高度における空間スケールは磁気赤道に近づくにつれ長くなる。磁
気赤道上空では空間スケールがカットオフ周期に相当する空間スケールより長くなり、振幅が減衰する。
本発表では、ブラジリアン磁気異常帯に見られる磁場変動がその他の領域の磁場変動と同じメカニズムで生成されているかどうかを検証し、特に、上記のモデルで異なる特性を説明できる可能性を示す。つまり、ブラジリアン磁気異常帯では主磁場の磁力線が東西方向に傾いているため、緯度方向のスケールが磁力線に沿って衛星高度までトレースされると経度方向に傾きその分緯度方向のスケールが短くなり、磁気赤道上空においてさえもカットオフ周期に比べ比較
的短く、それゆえに振幅は比較的減衰されない。
この可能性を示すことは、ブラジリアン磁気異常帯をふくめ中低緯度の全ての領域について対象の磁場変動を研究することができることを意味する。

キーワード: 沿磁力線電流の微細構造, 中低緯度, CHAMP 衛星, SWARM 衛星, 大気重力波, ブラジリアン磁気異常帯
Keywords: spatial structure of field aligned currents, middle and low latitudes, the CHAMP satellite, the SWARM satellite,
atmospheric gravity wave, the Brazilian Anomaly

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PEM27-P06

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

HFD により観測された地震に伴う電離圏擾乱と地震動の関係
The relationship between ionospheric disturbances detected by HFD and ground perturbations associated with earthquakes
高星 和人 1∗ ; 中田 裕之 1 ; 鷹野 敏明 1 ; 冨澤 一郎 2 ; 長尾 大道 3
TAKABOSHI, Kazuto1∗ ; NAKATA, Hiroyuki1 ; TAKANO, Toshiaki1 ; TOMIZAWA, Ichiro2 ; NAGAO, Hiromichi3
1

千葉大学大学院工学研究科, 2 電気通信大学宇宙・電磁環境研究センター, 3 東京大学地震研究所
Graduate shool of Engineering, Chiba University, 2 Center for Space Science and Radio Engineering, 3 Earthquake ResearchInstitute, The University of Tokyo1

過去の研究より、巨大地震発生に伴い電離圏に擾乱が発生することが知られている。その発生メカニズムの 1 つとして考えられているのが、地震により発生したレイリー波などの表面波が遠方に伝搬し、その地震動が大気中に励起した音波が電離圏まで到達することで擾乱を起こすというものである。本研究では、HFD 観測データより算出した電離圏上下方向擾乱速度と、その電波反射点直下の地震計データによる地震動の様子を比較することで、これらの間の関係性を解明することを目的とする。電気通信大学が行っている短波ドップラー (HFD) 観測では、電通大調布キャンパスより送信され、電離圏で反射された HF 帯電波を各受信点で受信する。電離圏で擾乱が発生し、反射高度が変化すると、受信周
波数がドップラーシフトを受けるため、その周波数変化から反射高度での電離圏の上下動を観測することが出来る。本
研究では 5006 kHz の受信データを用いた。また、電離圏速度算出においてより正確な値を求めるため、電離圏電子密度算出プログラム POLAN を用いて NICT のイオノグラムデータ (国分寺) より電子密度高度分布を求め、電波反射高度を決定した。地震計データには、防災科学研究所の強震観測網 (K-NET,KiK-net) の地震波形データ (加速度) をフリーソフ
ト WAVEANA を用いて速度表示したものと、広帯域地震観測網 (F-net) の地震波形データ (速度) の 2 種類を用いた。
比較方法としては、HFD 受信周波数データより算出した電離圏上下速度の最大値と、HFD 反射点直下の 2 種類の地震計データによる地面の上下方向の速度の最大値それぞれとの相関をとることで比較を行った。比較に用いた事例は、
2003〜2013 年に発生した M6.0 以上の地震のうち、HFD 受信周波数において変動が観測され、かつその直下の地震計において地震波形データが存在する地震すべてとした。HFD 反射点は菅平、大洗、飯舘の 3 点でのデータを使用し、地震計はそれぞれその反射点直下に最も近い観測点のものを選んで用いた。
結果として、どちらの地震計との比較においても、最も対象イベント数の多い菅平での比較において、電離圏速度
が地面速度の平方根に比例するという傾向が見られた。また、他 2 つの観測点においては、対象イベント数が少ないほど乗数、係数共に小さく、菅平の結果より離れていくという傾向が見られた。これは、イベント数不足により十分な統計が取れていないことによるものであると考えられ、イベント数増加に伴い菅平の結果に近づくものと考えられる。
キーワード: 電離圏, HFD, 地震, 音波, 地震計, 地震動
Keywords: ionosphere, HFD, earthquake, acoustic wave, seismometer, ground perturbations

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PEM27-P07

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

地震レーリー波による電離層電子密度擾乱のシミュレーション
Simulation Results for the Ionospheric Density Disturbances Triggered by Earthquake
Rayleigh Waves
陳 佳宏 1∗ ; 松村 充 2 ; Lin Charles1 ; 齊藤 昭則 3 ; 劉 正彦 4
CHEN, Chia-hung1∗ ; MATSUMURA, Mitsuru2 ; LIN, Charles1 ; SAITO, Akinori3 ; LIU, Jann-yenq41

台湾国立成功大学地球科学学科, 2 国立極地研究所, 3 京都大学大学院理学研究科地球物理学教室, 4 台湾国立中央大学太空科学研究所1
Department of Earth Sciences, National Cheng Kung University, Taiwan, 2 National Institute of Polar Research, 3 Department ofGeophysics, Graduate School of Science, Kyoto University, 4 Institute of Space Science, National Central University, Taiwan

During the great earthquake event of M9.0 Tohoku earthquake on 11 March 2011 in Japan, previous studies detected the horizontal wave structure of ionospheric total electron content (TEC) disturbances by a dense ground-based GPS receiver network.
These results suggested that the ionospheric TEC disturbances could be caused by the earthquake-triggered seismic surface,
acoustic-gravity, and tsunami waves, which are distinguished by the different propagation velocities, durations, and periods. In
order to further investigate the vertical coupling effect for the ionospheric plasma density disturbances, this study employed athree-dimensional, non-linear, compressible numerical model. This model simulated the disturbances of neutral mass densities
from the surface to lower, upper atmosphere and the ionosphere, by specifying the surface displacement triggered by the earthquake, such as the rayleigh waves, at the model lower boundary. The results show that the TEC disturbances have two types ofthe propagation waves, first horizontal waves and slow co-centric waves. These might be caused by the neutral wind dynamo
effect and the ion-neutral collision along the magnetic field.
キーワード: 地震, レーリー波, 電離層, 電子密度擾乱Keywords: Earthquake, Rayleigh wave, Ionosphere, Plasma density disturbance

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PEM27-P08

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

津波を伴う地震と内陸地震後に発生する電離圏ホールの比較
Comparison between the ionospheric holes between inland earthquakes and subduction
earthquakes with tsunami.
金谷 辰耶 1∗ ; 鴨川 仁 1
KANAYA, Tatsuya1∗ ; KAMOGAWA, Masashi1
11

東京学芸大学教育学部物理学科
Dpt. of Phys., Tokyo Gakugei Univ.

2011 年東北沖地震での津波発生時、津波の発生場所を中心として波状に広がる電離圏擾乱が発生した。その後津波の震央付近では電離圏電子密度が数十分にわたって減少した（電離圏ホール）のが観測された。本研究では大規模内陸地
震における電離圏の変動を調べ、津波を伴う海洋型地震と比較することによって電離圏ホールが津波を伴う海洋型地震
特有のものであるのかを GPS 全電子数観測で調べた。その結果、マグニチュードが同規模であるにもかかわらず、津波を伴う地震は明瞭に電離圏ホールが見えた。この原因は、大気の音波励起を行う変動が津波の場合、1 周期あるのに対して、内陸地震は半周期しかないことが関係していると思われる。本研究は中部電力原子力安全技術研究所公募研究で行われており、全電子数解析に関して東京学芸大学中村真帆博士の指導を受けた。

キーワード: 電離圏ホール, 内陸地震, 津波
Keywords: Ionospheric hole, Inland earthquake, Tsunami

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PEM27-P09

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

高知工科大学 5ch HRO-IF による 2014〜2015 年の流星群観測結果と多地点観測シス
テムの評価
OBSERVATION OF METEOR SHOWERS IN 2014 - 2015 BY 5CH HRO-IF ANDEVALUATION OF SYSTEMS AT KOCHI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
水本 聡 1∗MIZUMOTO, Satoshi1∗
1
1

高知工科大学
Kochi Tech of Univ.

1. はじめに
流星電波観測 (HRO) は、天候や昼夜を問わず 24 時間流星の観測が可能である。高知工科大学では、2009 年に 5ch 流星
電波干渉計を開発し、流星電波の到来角から流星出現位置を観測してきた。また、準リアルタイムで観測結果を Web に公開する流星自動観測システム (埜口, 2009) の運用を 2011 年度まで約 2 年間にわたり行った。2011 年には、5ch 電波干渉計及び GPS 時刻較正付受信機を用いた多地点観測により流星軌跡情報の算出を行うシステムを開発した (山崎, 2012)。
2012 年には、流星エコーの絶対強度を定期的に観測可能なシステムによる HRO 観測点が当時国内に存在しなかったた
め、流星エコーの絶対強度とプラズマ密度を精密測定できるシステムを開発した (大和, 2013)。今回、それらの観測設備・機材を用いて 2014 年度より再開させた高知工科大学 5ch 電波干渉計システムによる最新の観測結果、並びに今後の展望について報告する。
2. 5ch HRO-IF による流星電波観測
高知工科大学では、2003 年より 6 方位 HRO を開始した。2005 年より 3ch 流星電波干渉計 (HRO-IF) システムの基礎開発を行い (堀内, 2005; 岡本, 2005)、3 基のアンテナの位相差から流星電波の到来角を求め、およその流星出現位置の算出を行いつつ約 3 年分のデータを収集した (濱口, 2006; 埜口, 2007)。3ch HRO-IF では、位相差から求まる到来角の測定
誤差が大きく、仰角が低くなるほど測定結果にズレが生じるため位置精度に限界がある。これを解決するため、2009 年には改良版の 5ch HRO-IF を開発し、到来角の測定精度を向上しつつ以降約 2 年間の安定した自動観測を実現した (埜口,2009)。5ch 干渉計では 5 台のスーパーヘテロダイン受信機を用い、周波数変換時に位相差を保持するため各受信機に対する局部発振を共通とする構成となっている。干渉計では高精度な時刻同期が求められるため、GPS から受信機へ正秒
タイミングで出力される 1PPS(Pulse Per Second) パルスを AD ボード入力した信号を用いて時刻決定し 0.1 s 毎に FFT 解析を行っている。これらを用いて 2014 年度に観測した流星群についての観測結果を報告する。

3. 2014〜2015 年度観測結果
2014 年 5 月より 5ch HRO-IF の装置再立ち上げを行い、1 地点における観測から、きりん座流星群 (5 月)・おひつじ座
昼間流星群 (6 月)・しし座流星群 (11 月) の観測を行った。ふたご座流星群 (12 月) としぶんぎ流星群 (1 月) の観測は 5ch
HRO-IF に加えて別の 2 地点に HRO 観測地点を設け、3 地点における多地点同時観測から流星軌跡ベクトル算出を試みた。開始当初の多地点観測による観測結果では観測 PC の不具合が見つかり条件が揃わずベクトル算出までには至らなかったが 2012 年の一時期に収集した 3 地点同時観測と同等の状況まで装置復旧が完了した。
4. まとめ高知工科大学では 2003 年以降ほぼ連続的に HRO による前方散乱方式の流星電波観測を行い、その中でも定常流星群であるふたご座流星群の観測に重きを置いた解析と精度検証を行ってきた。しかし、2014 年に観測されたきりん座流星群の様な突発流星群の高精度なパラメータを得るためには、多地点観測による流星軌跡情報の算出を定常的運用に格導入する必要がある。そのため半恒久的に電波観測に利用できる場所を学外 2 地点に確保し、データ転送を自動化して観測データを取得するシステムが必要である。2015 年初頭の多地点観測の検証の際に見つかったファイル生成エラー等のシステム上のトラブルに早期に気づく仕組みを含む、流星電波観測ネットワークの構築を現在進めている。本発表では高知工科大学の流星電波観測システムの現状と 2014〜2015 年度の観測結果並びに今後の展望について発表する。
参考文献:
埜口和弥, 5ch 電波干渉計による流星出現位置の精密測定と自動観測システムの開発, 平成 20 年度 高知工科大学 特別研究報告, 2009.

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PEM27-P09

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

山崎倫誉, 5ch 干渉計及び多地点観測に基づく流星軌道計測法の開発と KUT 流星電波観測システムの改良, 平成 23
年度 高知工科大学 特別研究報告, 2012
大和忠良, HRO 流星電波エコー絶対強度較正装置の開発および流星飛跡線電子密度の算出と評価, 平成 24 年度 高知工科大学 特別研究報告, 2013

キーワード: 流星電波観測, 電波干渉計, 多地点観測
Keywords: Meteor radio observations, Radio interferometer, Multisite observations

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PEM27-P10

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

VHF 帯遠距離伝搬波を用いた九州-沖縄付近での 強い Es の広域構造とその持続性
Large-scale structure and continuation of intense Es around the Kyusyu-Okinawa by VHF
long-distance propagation
柳澤 伸矢 1∗ ; 冨澤 一郎 1 ; 山本 淳 2
YANAGISAWA, Shinya1∗ ; TOMIZAWA, Ichiro1 ; YAMAMOTO, Atsushi2
1
1

電気通信大学宇宙・電磁環境研究センター, 2 海上保安大学校海事工学講座
Center for Space Science and Radio Engineering, 2 Maritime Science and Technology, Japan Coast Guard Academy

我々は強いスポラディック E(Es) で反射された VHF 帯電波を調布と呉にて同時受信している [1]。我々の過去の観測から強い Es は非常に細長い数百 km の水平構造を持っていることが分かってきた [2]。本論文では主として 2013 年 9 月
14 日と 2014 年 5 月 11 日と 2014 年 7 月 1 日に九州-沖縄付近で観測された強い Es の広域構造と移動特性、持続時間について議論する。3 つの Es についての比較からほぼ同じ観測範囲を通過しているという点で共通していて、構造などの特性の比較を行う上で適している。
(1)2013 年 9 月 14 日 17 時 JST 頃に観測された Es は、波面長が約 300 km であった。 移動方向は南東方向、速度は約40 m/s、波面幅は東側では 7〜20 km と波面長に比べて狭く、西端では 120 km と広がりかつその部分の移動速度および方向がわずかに異なっていた。そのため全体構造は細長い三角形状の波面が中央付近で折れ曲がった形と推定できる。西端部分は時間経過と共に太くなり、一方東側の部分は変化せず構造変化の様相が異なった。また Es 持続時間は 2 時間と長時間であった。
(2)2014 年 5 月 11 日 19˜21 時 JST 頃に観測された Es は、2 つの波面構造を持って北西方向へ移動した。2 つの波面は
約 50 m/s と約 60 m/s の速度で移動し、波面長は約 300 km と約 400 km とほぼ同じであったが、波面幅は 5˜20km、5˜80
km と大きく異なっていた。また持続時間は共に約 1 時間であった。
(3)2014 年 7 月 1 日 10˜11 時 JST 頃に Es は、2 つの波面を持って北西方向へ移動した。(2) と異なる点として 2 つの波面は約 50 m/s と約 150 m/s の大きく異なる速度で移動し、途中で交差した。波面長は約 380 km と約 300 km とほぼ同じであったが、(2) と同様に波面幅は 7˜35km と 55˜180 km と大きく異なっていた。また持続時間は 2 つとも約 1 時間であった。
これら同じ緯度・経度の範囲で観測された 3 つの強い Es は、長さは 300˜400km とほぼ同じであるが、Es 構造および移動速度が大きく異なっていた。移動方向は (1) は南東だが (2) と (3) は北西で逆だった。さらに継続時間は (1) が約 2 時間であるのに対し (2)、(3) は約 1 時間と半分程度の時間しか高電子密度構造を持続できなかった。以上の結果から、強い Es が細長い構造を持続して移動可能な時間は約 1˜2 時間と推定できる。
講演では解析方法、解析例を増やし Es の移動特性や特徴・構造などの比較結果について詳しく報告する。
[1] 山幡 琢也, 冨澤 一郎, 山本 淳: VHF 帯遠距離伝搬受信による広域 Es 構造観測システム開発,SGEPSS, B005-P038,
2012.
[2] 冨澤 一郎, 山幡 琢也, 山本 淳: VHF 遠距離伝搬による Es 広域構造と移動特性, SGEPSS, B005-33, 2012.

キーワード: 電離圏, スポラディック E 層, 広域構造
Keywords: Ionosphere, Sporadic E layer, Large-scale structure

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PEM27-P11

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

HF ドップラスペクトル詳細解析による波面状スポラディック E の断面構造の導出
Derivation of shape of cross-section of frontal sporadic E by the HF Doppler spectral
analysis
大田 裕揮 1∗ ; 冨澤 一郎 1
OHTA, Hiroki1∗ ; TOMIZAWA, Ichiro1
11

電気通信大学宇宙・電磁環境センター
Center for Space Science and Radio Engineering ,UEC

波面状スポラディック E(Es) は、過去の研究で細長い円筒状の形をしていることは分かってきた [1]。しかし、波面に沿った断面構造が一様なのか、それとも変化しているのかという問題について、まだ観測データがない。本論文では、関東 HFD 観測網の多数の観測点による HF ドップラスペクトルを詳細に解析することにより波面状 Es の断面構造を調べた結果を述べる。
まず、関東の HFD 中間反射点を通過する波面状 Es を観測し、中間点通過時刻付近のドップラシフト周波数毎の電界強度の三次元詳細データを求める。このデータを一定の周波数間隔に切り出した電界強度の時間変動は下部から細長
い Es 波面に電波が入射した場合の等価散乱断面積の入射角依存性と見なすことができる。各送受信点間の基線中間点が異なることから、波面状 Es 反射波面の断面を細かく推定することができる。この解析を複数の観測点で行うことにより波面の移動方向と速度を求め、波面状 Es 全体の反射波面の断面構造を詳細に導出する。
実際に観測データを周波数方向に切り出した電界強度グラフは変動が大きく、直接解析することが困難であるので、最小二乗法による二次式フィッティングにより平均的変化を求める。この平均的変化を基にドップラシフト周波数毎の最大強度およびその時刻、3 dB 時間幅を求める。最大強度とその時刻から波面の凹凸を、3 dB 時間幅と水平移動速度の積から波面の幅を求める。
以上の解析方法を適用し、2009 年 7 月 23 日 23 時 JST 頃に発生した波面状 Es を詳しく調べた。波面の移動速度は102 m/s、南西方向に進む波面状 Es であり、波面幅は約 12 km と求まった。フレネルゾーン約 4 km の分解能で波面構造を見ると、この波面状 Es は単純な一つの山状の断面構造だけでなく、山が二つある構造や非対称構造も存在することが分かった。
以上より、HF ドップラスペクトルを各観測点で詳細に調べることによってフレネルゾーンのスケールで波面状 Esの波面構造を導出できることが分かった。この解析をより多くの波面状 Es に対して行うことによって、波面状 Es の波面断面構造の構造の規則性を詳しく調べることができる。

[1] 冨澤一郎・藤井厚太朗: 波面状 Es による HF 波伝搬モデル, JPGU 2013, PEM29-01, 2013.5.

キーワード: 電離圏, HF ドップラ, スポラディック E
Keywords: ionosphere, HF Doppler, Sporadic E

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PEM27-P12

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

VOR 遠距離伝搬およびイオノゾンデの観測に基づく ITU-R の Es 伝搬モデルの検討
Examination of the Es propagation model of ITU-R based on VOR long distance propagation and the observation of ionosonde
新田 琢也 1∗ ; 冨澤 一郎 1 ; 山本 淳 2 ; 齊藤 真二 3
NITTA, Takuya1∗ ; TOMIZAWA, Ichiro1 ; YAMAMOTO, Atsushi2 ; SHINJI, Saitoh3
1

電気通信大学 宇宙・電磁環境研究センター, 2 海上保安大学校, 3 電子航法研究所
Center for Space Science and Radio Engineering ,UEC, 2 Japan Coast Guard Academy, 3 Electronic Navigation Research Institute1

電気通信大学では強いスポラディック E（Es）で反射された VHF 帯電波を調布と呉で観測している [1]。GBAS の VHF
データ伝送系（GBAS-VDB）において、強い Es 反射による遠距離伝搬波が干渉許容レベルを超えないかを検討するため、電子密度構造を広域にわたって調べることが必要となっている [2]。1970 年代までの観測に基づく ITU-R の Es 伝搬
モデルの反射減衰量関係式については 80 MHz 以下でしか保証していない [3],[4]。本論文では、周波数 110 MHz 付近のVOR 観測から求めた電離層反射減衰量および中間反射点付近の NICT 山川イオノゾンデ臨界周波数 f 0 E s の観測結果に対し、ITU-R の Es 伝搬モデル式適用可能性の初期検討を行った結果を述べる。
山川（31.20N, 130.62E）と VOR 中間反射点との距離が近い与論島（27.044N, 128.398E）および与那国島（24.457N,
122.998E）の VOR 送信局の電波を、2014 年 5 月 1 日〜9 月 30 日において、呉（34.246N, 132.528E）で観測した。得られた VOR 受信電力および山川 f 0 E s と使用周波数 f の比 (?f/f? 0 E s) に対する電離層反射減衰量Γを求め、ITU-R の Es
伝搬モデル式算出値と比較を行った。その結果、呉 VOR 受信電力より求めたΓは ITU-R の Es 伝搬モデル式と比べて小さく、実際の受信電力に比べて弱い値を予測値として与えてしまうことが分かった。これは、ITU-R の Es 伝搬モデルでは、フレネルゾーンより大きい Es 反射モデルを前提としており、VOR 遠距離伝搬観測ではフレネルゾーン領域内でのEs を観測しているためだと考えられる。地表伝搬距離 893 km の呉━与論島間と 1427 km の呉━与那国島間の電離層反射減衰量では、伝搬距離が短い呉━与論島間の方が予測値との差が大きい。また、 (f/f 0 E s) に対する電離層反射減衰量
Γの傾きに注目すると、VOR では緩やかな傾きとなり、ITU-R の Es 伝搬モデルの周波数依存性を表す指数が大きすぎることを示している。ここで得られた結果から、周波数 110 MHz 付近における ITU-R の伝搬モデル式は、見直しを行う必要があると判断できる。今後は検討回線数を増やし、110MHz 付近での ITU-R の Es 伝搬モデル式について詳細に検討してゆく予定である。
参考文献[1] 山幡 琢也, 冨澤 一郎, 山本 淳: VHF 帯遠距離伝搬受信による広域 Es 構造観測システム開発,SGEPSS, B005-P038,
2012.
[2] 齊藤真二, 冨澤一郎, 山本淳: GBAS-VDB に対するスポラディック E による VOR 遠距離伝搬の影響の検討, 信学技報, vol. 114, SANE2014-125, pp113-118, 2015.
[3] K. Miya and T. Sasaki: Characteristics of ionospheric Es propagation and calculation of Es signal strength, Radio Sci.,
vol.1, pp.99-108, 1966.
[4] ITU-R:Recommendation of ITU-R, Method for calculating sporadic-E field strength, Rec.ITU-R P.534-4,1999.

キーワード: 電離層
Keywords: ionosphere

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PEM27-P13

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

2 次元 FDTD 法を用いた S-310-40 号ロケットによって観測された Es 層の空間構造推定
Estimation of spatial structure of sporadic E layer observed by S-310-40 rocket with 2dimentional FDTD simulations
三宅 壮聡 1∗ ; 井上 泰徳 1 ; 石坂 圭吾 1
MIYAKE, Taketoshi1∗ ; INOUE, Hironori1 ; ISHISAKA, Keigo1
1
1

富山県立大学
Toyama Prefectural University
電離圏電子密度の解析手法として，ロケットによる直接観測やレーダによる観測、シミュレーション（Full-wave 法や FDTD 法）が行われている．
本研究では磁化プラズマ中の波動伝搬を扱うことができる 2 次元 FDTD シミュレーションコードを開発し，層状と楕円電子雲の Es 層モデルを仮定して，電離圏の空間構造が電波伝搬特性に与える影響を調査した．
また実際の電離圏ロケット観測を想定して，シミュレーション結果から電波の磁界強度高度分布を求め，電離圏モデルが異なる場合の磁界強度高度分布を比較し，その特徴から逆に電離圏空間構造の推測を行えるか検証を行った．
その結果，層状モデルでは高度の上昇に伴い磁界強度が単調減少するが，
電子雲モデルでは磁界強度が減少した後上空で磁界強度が増加するという違いが見られた．
この違いを利用してロケット実験を想定したシミュレーションを行ったところ，層状モデルのシミュレーション結果と類似した特徴が現れており，
Es 層の空間構造の推定が可能であると考えられる．
さらにシミュレーション結果を S-310-40 号ロケット観測で得られたデータと比較したが，シミュレーションで想定した Es 層モデルが適切ではなかったため，空間構造を特定することができなかった．
そのため本研究では，モデルの位置や厚さ，電子密度を変更して 2 次元 FDTD シミュレーションを行うことで，空間構造のスケールが電波伝搬に与える影響を調査する．
そして磁界強度高度分布から S-310-40 号ロケット観測で観測された Es 層の空間構造を推定する．

キーワード: スポラティック E 層, 空間構造, 2 次元 FDTD シミュレーション
Keywords: Sporadic E layer, spatial structure, 2D FDTD simulation

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PEM27-P14

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

時間領域 Full wave 法を用いた電離圏下部領域電子密度推定法の改良
Improvement of an estimation method of the electron density profile in the lower ionosphere with time domain Full wave
三宅 壮聡 1∗ ; 森山 寛章 1 ; 芦原 佑樹 2 ; 村山 泰啓 3 ; 川村 誠治 3
MIYAKE, Taketoshi1∗ ; MORIYAMA, Hiroaki1 ; ASHIHARA, Yuki2 ; MURAYAMA, Yasuhiro3 ; KAWAMURA, Seiji31

富山県立大学, 2 奈良工業高等専門学校, 3 情報通信研究機構
Toyama Prefectural University, 2 Nara National College of Technology, 3 National Institute of Information and Communications
Technology

1

MF レーダは電離圏 D 領域から分反射波を観測できるため，
大気中の非常に希薄な電子密度の測定にも利用できる．
本研究では MF レーダの観測手法を時間領域 Full wave 法を用いてシミュレーションし，
電離圏下部領域の電子密度を連続的に観測する方法を検討する．
現在 MF レーダを用いた電離圏下部電子密度推定に用いられているアルゴリズムとして DAE 法がある．
しかし，DAE 法にはいくつか問題点がある．
そこで，時間領域 Full wave 法を用いて MF レーダの観測手法を再現し，DAE 法の問題点・改良点を検討して，電離圏下部領域電子密度の改良を行った．
電離圏 D 領域では高度が上昇するにつれて電子密度が大きくなる傾向があることがわかっている．
この電子密度変化の傾向を利用して，DAE 法を改良する．
具体的には，従来の DAE 法で求めた電子密度高度分布を低高度から順に検討し，高度が上昇して電子密度が減少する場合は吸収係数の値を変更して電子密度を修正するという操作を自動的に繰り返して電子密度を推定した．
さらに初期値や修正値の検討を行い，改良した DAE 法を適用することで広範囲で電子密度推定精度が向上した．

キーワード: 電離圏 D 領域, MF レーダ, Full-wave 法, DAE 法
Keywords: Ionospheric D region, MF Radar, Full-wave method, DAE method

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PEM27-P15

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

S-520-29 号機観測ロケットによる電波伝搬特性解析
Analysis of Propagation Characteristics of Radio Wave by S-520-29 Sounding Rocket
板屋 佳汰 1∗ ; 石坂 圭吾 1 ; 芦原 佑樹 2 ; 熊本 篤志 3 ; 阿部 琢美 4 ; 栗原 純一 5
ITAYA, Keita1∗ ; ISHISAKA, Keigo1 ; ASHIHARA, Yuki2 ; KUMAMOTO, Atsushi3 ; ABE, Takumi4 ;KURIHARA, Junichi51

富山県立大学情報システム工学専攻, 2 奈良工業高等専門学校電気工学科, 3 東北大学大学院理学研究科地球物理学専攻,
宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 太陽系科学研究系, 5 北海道大学 大学院理学研究院
1
Toyama Prefectural University, 2 Department of Electrical Engineering, Nara National College of Technology, 3 Departmentof Geophysics, Graduate School of Science, Tohoku University, 4 Japan Aerospace Exploration Agency Institute of Space andAstronautical Science Department of Solar, 5 Graduate School of Science, Hokkaido University
4

2014 年 8 月 17 日 19 時 10 分（JST）に鹿児島県内之浦宇宙空間観測所で S-520-29 号機観測ロケット実験が行われた．
本観測ロケット実験は，電離圏下部高度 100km 付近に出現するスポラディック E 層を立体的に観測することが目的である．そのために，3 つの手法を用いて観測が行われた．1 つ目は，光学的な観測による手法でスポラディック E 層中の鉄イオンやマグネシウムイオンなどの金属イオンが太陽光を受け，共鳴散乱により発する紫外光をイメージャにより観測する． 2 つ目は，電波を用いる手法で地上から送信される様々な電波のうち中波帯および長波帯の電波をロケットで受信する．そこで得られた強度変化から電波伝搬特性や垂直方向の電子密度分布を推定する．3 つ目は，ラングミューアプ
ローブとインピーダンスプローブを用いた手法でロケット近傍の電子密度測定を行う．本研究では，2 つ目の電波観測を担当した．本観測ロケットには，2 つ目の手法である長・中波帯電波の観測を目的として，長・中波帯電波受信機（LMR）
を搭載し，ロケット飛翔中の長・中波帯電波の受信強度を観測した．LMR のアンテナには 3 軸のループアンテナを使用している．LMR は，地上から 873kHz(NHK 熊本第 2 放送)，666kHz(NHK 大阪第 1 放送)，60kHz(標準電波) の 3 周波数電波の受信を行った．873kHz 電波，60kHz 電波はロケットの飛翔経路に対して北側から，666kHz 電波はロケットの飛翔経路に対して東側から到来している．このように伝搬経路の異なる電波を同時観測することにより，スポラディック
E 層の位置と大きさについても調査を行うことが出来る．観測ロケット実験において LMR は正常に動作し，受信強度観測を無事完了した．電波伝搬特性の解析は，周波数解析により受信電波を特性波に分離し，分離したデータからドップ
ラーシフトを計算することにより行う．観測ロケットが受信する電波は，地球磁場の向きと偏波の旋性およびロケットス
ピンによってドップラーシフトを受ける．このため周波数解析により受信した電波を特性波に分離することで，ドップ
ラーシフトを計算することが可能である．ここで得られたドップラーシフトから booker の方程式を用いて電子密度の高度分布を推定する．周波数解析による特性波の分離観測の結果，873kHz，666kHz 電波は電離層で完全反射され，60kHz
電波はモード変換により，ホイッスラーモードとなって観測ロケット最高高度まで伝搬していることが判明した．その後，それぞれの電波強度から計算したドップラーシフトを用いて電子密度推定を行った．本発表では，観測ロケット実験の観測結果と解析結果について速報を報告する．

キーワード: 観測ロケット, 電波伝搬, ドップラーシフト, スポラディック E 層
Keywords: sounding rocket, radio wave propagations, Doppler shift, sporadic E layer

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PEM27-P16

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

電離圏観測ロケットのウェイク周辺においてプラズマ波動を励起する電子の速度分
布の検討
Velocity distribution of electrons generating plasma waves around the wake of an ionospheric sounding rocket
遠藤 研 1∗ ; 熊本 篤志 1 ; 加藤 雄人 1
ENDO, Ken1∗ ; KUMAMOTO, Atsushi1 ; KATOH, Yuto1
1
1

東北大学大学院理学研究科地球物理学専攻
Department of Geophysics, Graduate School of Science, Tohoku University

プラズマ中を超音速で運動する物体の後方にはウェイクと呼ばれるプラズマの希薄な領域が形成される。ウェイクは
観測ロケットや人工衛星など飛翔体の後方に生じる他、太陽風プラズマと天体の相互作用によっても作られることが知られている。
人工衛星や月のウェイク近傍ではプラズマ波動の観測例があるが、ロケットのウェイク近傍でもプラズマ波動の励起を示唆する結果が近年のロケット観測により得られている。2012 年 1 月 12 日の明け方に鹿児島で行われた S-520-26 ロ
ケット実験（最高到達高度：298 km）では、3 種類のプラズマ波動が確認されている（それぞれ Group A, B, C と呼ぶ）。
観測された波動は、その周波数から、静電的電子サイクロトロン高調波（ESCH）及び UHR モード波動（Group-A）、ホ
イッスラーモード波動（Group-B、C）であると結論され、それぞれある特徴的なスピン位相角依存性をもっていた。2007
年 9 月 2 日の夕刻に鹿児島で行われた S-520-23 ロケット実験（最高到達高度：279 km）でも、Group-A の波動は観測されており、そのスピン位相角依存性は S-520-26 ロケット実験の結果と矛盾しないものであることが分かっている。
電離圏の電子の速度分布にビーム成分や温度異方性を与えた分布を仮定し波動の分散関係を数値的に求めたところ、UHR モード波動、ESCH 波動の他、静電的ホイッスラーモード波動の波数、周波数領域で波が成長する解が得られている。この計算結果とロケット観測の結果から、仮定した速度分布と等価的な速度分布がウェイク近傍に存在していたと考えられるが、実際にどのような速度分布関数がどのような空間分布で存在しうるかは今後検証するべき課題である。
Singh et al. (1987) は、ブラソフ-ポアソンコードを用いて一次元の真空中に両側からプラズマが流れ込む現象を模擬することで、物体のごく近傍のウェイクでは二流体不安定型の速度分布関数が得られることを示した。しかし、同論文で議論に取り上げられているのはウェイク軸上の速度分布関数のみであり、それ以外の領域での分布関数については特に言及されていない。また、速度空間の次元については拡散方向一次元のみの議論にとどめられており、電子の異方性に関しては指摘されていない。
そこで我々は、ウェイク近傍における速度分布関数の空間分布について考察するため、Singh et al. (1987) の方法を僅かに改変した、空間一次元（磁場方向）、速度空間二次元（磁場方向とそれに垂直な方向）の静電ブラソフシミュレーショ
ンを検討している。具体的には、一次元空間に設けた真空領域に電子、イオンが拡散していく状況を考え、シミュレー
ションの時間発展はウェイクの軸方向の空間変化として解釈する。電子・イオンが拡散する磁力線の方向に長さ 10 m の１次元空間をとり 1024 grid に分割して計算を行う
本発表では、S-520-26 及び S-520-23 ロケット実験の観測結果をもとに、ウェイク近傍のプラズマ波動の周波数帯域および空間分布を明らかにし、励起に寄与しうる電子の速度分布に関して議論を行う。併せて、プラズマ波動を励起しうる速度分布をもつ電子がウェイク近傍にどのように空間分布するかを明らかにするために開発を進めているシミュレー
ションコードについて紹介し、その計算結果について報告する。
キーワード: ウェイク, プラズマ波動, 観測ロケット, 電離圏
Keywords: wake, plasma wave, sounding rocket, ionosphere

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PEM27-P17

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

ICI ロケットキャンペーンで観測されたプラズマイレギュラリティの構造
Characteristic feature of plasma irregularity obtained in ICI sounding rocket campaign
阿部 琢美 1∗ ; Moen Joran2
ABE, Takumi1∗ ; MOEN, Joran2
1
1

宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所, 2 オスロ大学
Japan Aerospace Exploration Agency, 2 University of Oslo

ICI-3 (Investigation of Cusp Irregularities) campaign was conducted in December 2011, to study a better description of plasma
instabilities and wave phenomena related to Reversed Flow Events (RFEs) in the cusp ionosphere. In this campaign, sounding
rocket was launched at Ny-Alesund in Svalbard, and intercepted the dayside cusp aurora region as expected. Among science
instruments onboard, a purpose of Fixed Bias Probe (FBP) is to measure electron current incident to its spherical probe with hightime resolution for investigating plasma irregularity with a spatial scale from 1 m to 100 m. The FBP successively identified
existence of the small-scale electron density irregularity during the flight.
Power spectrum analysis was applied to the incident electron current, which is basically proportional to the electron density,with an interest in understanding characteristic feature of the spatial scale in the irregularity. In fact, the data obtained in thiscampaign are appropriate to investigate altitudinal variation of the frequency characteristics because the rocket was staying almostin the irregularity region through its flight.
As a result of spectrum analysis of the electron density variation, it is clearly found that spectral power with 10 meter scale
increases with altitude. However, it should be noted that spectral power tends to increase with the background density if theirregularity is contained at a constant rate in the background density. Therefore, spectral amplitude normalized by the backgrounddensity was used to investigate the altitudinal dependence. Our analysis indicates that normalized amplitude of the density
irregularity with 1-10 m scale is most significant at altitudes between 100 and 150 km, while the one with 100 m scale is almost
constant independently of altitude. In particular, it is noticeable that the amplitude of electron density irregularity has a small
local maximum in the frequency of 100-200 Hz (corresponds to decameter spatial scale) at ˜100 km altitude. Such feature is notfound at other altitudes. The electron density irregularity with such a scale can be a target of HF backscatter radar echoes.
We will discuss altitudinal variation of the density irregularity in more detail.

キーワード: 観測ロケット, プラズマイレギュラリティ, 電離圏, カスプ, 電子密度
Keywords: Sounding rocket, plasma irregularity, ionosphere, Cusp, electron density

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PEM27-P18

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

観測ロケット搭載ラングミュアプローブにより観測されたスポラディック E 層の空間構造と新たな解析方法の導入
Space structure of Es layer observed by Langmuir probe and a new analysis method
坂本 優美花 1∗ ; 阿部 琢美 2 ; 三宅 亙 1
SAKAMOTO, Yumika1∗ ; ABE, Takumi2 ; MIYAKE, Wataru1
1

東海大学大学院工学研究科航空宇宙専攻, 2 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所
Department of Aeronautics and Astronautics Graduate School of engineering, Tokai University, 2 Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency
1

スポラディック E 層の観測・研究は古くから行なわれてきたが，その生成機構については wind-shear 理論が一般に受け入れられている．この理論は電子密度の集積過程を説明するが，内部の熱エネルギー収支についてはほとんど情報を与えない．電離圏の熱エネルギー収支を議論する上で，電子温度は重要なパラメータであるが，スポラディック E 層内での正確な電子温度観測の例は少ない上に信頼性に乏しい．このように，スポラディック E 層内の電子密度に関しては
夥しい数の観測例が報告されているものの，熱エネルギー収支を議論するために必要な電子温度情報は限られた報告例しか存在せず，信頼性のある観測が待ち望まれている．
一般にスポラディック E 層の高度方向の幅は非常に狭いため，高速で飛行する観測ロケットによる詳細観測は難しい．
観測報告が多数あるものの，詳細空間構造を議論する上で十分なデータは得られていないのが現状である．このため，ス
ポラディック E 層空間構造の更なる理解のためには，高速サンプリングが可能な測定器による観測を基にした，精度に優れた電子温度・電子密度データを得ることが求められる．
下部電離圏に発生するスポラディック E 層の空間構造解明を主目的として平成 26 年 8 月 17 日 19 時 10 分 00 秒 (JST)に宇宙航空開発機構内之浦宇宙空間観測所より観測ロケット S-520-29 号機が打ち上げられた．この実験は光，電波，直接測定という 3 つの手段を用いて電子/イオン密度分布を測定し，スポラディック E 層の空間構造を捉えることを目的としている．本実験では所期の目的通りロケットが飛翔中に厚さ約 1 km のスポラディックＥ層を通過し，観測が行なわれた．
直接測定用プローブのひとつとしてロケットにラングミュアプローブが搭載されたが，この測定器における印加電圧の掃引周期は 62.5 ミリ秒であり，これを周期として電子温度と電子密度を推定することが可能である．この時間は空間分解能では約 100 m に相当するが，鋭いスポラディック E 層のような鉛直方向の厚さ 1 km 程度の空間の詳細構造を議論するには不十分である．実際に今回の実験においてスポラディック E 層内で取得されたプローブの電圧−電流特性を見ると，電圧掃引時間内に電子密度が変化したためと思われる電流の変化が見られ，従来の方法では電子温度と電子密度が推定できないことがわかった．
本研究では，このように急激に電子密度が変化する場合でも正確な推定を可能にする新たな解析方法を考案し，スポラディック E 層付近で取得された実際のデータに適用した．新たな方法ではデータ補間を用いることで，掃引時間よりも短い時間間隔で電子温度と密度を推定することが可能になる．本講演では新たな手法に基づいて推定したスポラディッ
クＥ層の厚さや背景との電子密度の比較，補間法の妥当性や，含まれる誤差について検討した結果を報告する．

キーワード: E 層, ラングミュアプローブ, 観測ロケット
Keywords: E layer, Langmuir probe, sounding rocket

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PEM27-P19

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

S-520-26 号機による電離圏中の DC 電場解析
Analysis of DC electric field in ionosphere by S-520-26 sounding rocket
石坂 圭吾 1∗ ; 山本 衛 2 ; 横山 竜宏 3 ; 阿部 琢美 4 ; 渡部 重十 5
ISHISAKA, Keigo1∗ ; YAMAMOTO, Mamoru2 ; YOKOYAMA, Tatsuhiro3 ; ABE, Takumi4 ; WATANABE, Shigeto5
1
1

富山県立大学, 2 京都大学生存圏研究所, 3 情報通信研究機構, 4 宇宙科学研究所, 5 北海道大学
Toyama Prefectural University, 2 RISH, Kyoto University, 3 NICT, 4 ISAS, 5 Hokkaido Univeristy

S-520-26 sounding rocket experiment was carried out at Uchinoura Space Center (USC) in Japan at 5:51 JST on 12 January,
2012. The purpose of this experiment is the investigation of the bonding process between the atmospheres and the plasma in thethermosphere. S-520-26 sounding rocket reached to an altitude of 298 km 278 seconds after a launch. The S-520-26 payload wasequipped with Electric Field Detector (EFD) with a two set of orthogonal double probes to measure both DC and AC less than
200 Hz electric fields in the spin plane of the payload by using the double probe method. One of the probes is the inflatable tube
structure antenna, called the ITA, with a length of 5 m (tip-to-tip). And ITA is very lightweight (12.5g per one boom). The ITA
extended and worked without any problems. It was the first successful use of an inflatable structure as a flight antenna. Anotherone is the ribbon antenna with a length of 2 m (tip-to-tip). The electrodes of two double probe antennas were used to gather
the potentials which were detected with high impedance pre-amplifier using the floating (unbiased) double probe technique.
The potential differences on the two main orthogonal axes were digitized using 16-bit analog-digital converter, sampled at 800
samples/sec with low pass filter at cut-off frequency of 200 Hz.
Results of measurements of DC electric fields by the EFD have the large sine waves that result from the payload rotation at the
spin period. The largest contribution to the electric field measurements by double probes moving through the ionosphere at midlatitudes is that due to the v X B fields created by their motion across the ambient magnetic field, where v is the rocket velocity
in the Earth-fixed reference frame and B is the ambient magnetic field. The sum of the squares of the two components represents
the magnitude of the DC electric field in the spin plane of the payload. These data reveal abrupt, large-scale variations which
can immediately be attributed to changes in the geophysical electric field since the v X B fields are slowly varying. The sumof the squares data also reveals contributions at the spin frequency and its harmonics. These contributions result primarily fromdistortions of the waveforms in the raw data. Then we obtained three components of natural DC electric fields by subtracting thev X B fields from raw data. As a result, the magnitude of DC electric field on a rocket orbit during the ascent was about 1mV/m,and the direction was for north-east.

キーワード: DC 電場, 電離圏, ロケット観測
Keywords: DC electric field, ionosphere, rocket experiment

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PEM27-P20

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

地上ミリ波観測装置による極域中間圏一酸化窒素 (NO) の年々変動
Inter-annual variations of Nitric Oxide in the polar mesosphere observed by a millimeterwave radiometer at Syowa
上村 美久 1 ; 礒野 靖子 2 ; 長浜 智生 1∗ ; 水野 亮 1 ; 江尻 省 2 ; 堤 雅基 2 ; 中村 卓司 2 ; 三好 由純 1
UEMURA, Miku1 ; ISONO, Yasuko2 ; NAGAHAMA, Tomoo1∗ ; MIZUNO, Akira1 ; EJIRI, Mitsumu K.2 ;TSUTSUMI, Masaki2 ; NAKAMURA, Takuji2 ; MIYOSHI, Yoshizumi111名古屋大学太陽地球環境研究所, 2 国立極地研究所
Solar-Terrestrial Environment Laboratory, Nagoya University, 2 National Institute of Polar Research

太陽陽子イベント時に、高エネルギー粒子が地球大気に降りこんだ場合、極域の下部熱圏・中間圏・上部成層圏の窒素酸化物（NO、NO2 ）の増加やオゾン減少などの大気微量成分の組成変動が起こることが知られている（e.g., Lopez-Puertas
et al. 2005）。我々は国立極地研究所と共同して大気分子の放射スペクトルを観測するミリ波分光観測装置を、南極昭和基地に設置し、2012 年 1 月から NO スペクトルの観測を行っている。
これまでの観測データから NO カラム量は、冬期に増加し、夏期に減少することが分かった。また、2014 年については 2012 年、2013 年と比べると冬期の増加量が約半分しかないことが分かった。
そこで、ミリ波分光観測装置の信頼性を確かめるため、AIM 衛星搭載 SOFIE センサーとの相互比較を行った。昭和基地と同じ磁気緯度帯で観測されたデータから NO カラム量を算出したところ、ミリ波と SOFIE の結果は同じ傾向を示した。さらに、カラム量同士の月平均を比較したところ相関係数 0.86 と良い相関がみられた。このことから、ミリ波分
光観測装置は均一な観測を行っていて、2014 年冬季の NO カラム量減少は確実な現象と考えられる。
次に冬期 NO カラム量の年々変動について相対論的電子のフラックス変動の影響を検討した。POES 衛星により観測された電子フラックスのデータを用い、月ごとの電子フラックス積算量を求めたところ、2014 年に、2012 年、2013 年の値よりおおむね低くなっており、特に 4 月から 8 月の冬期に顕著に低くなっていることが分かった。このことから、2014
年冬季に NO カラム量が顕著に小さかった原因は日照による光解離の影響を受けにくい 4 月から 8 月の相対論的電子の降り込み量が少なかったことによると考えられる。

キーワード: ミリ波分光, 一酸化窒素（NO）, MLT 領域, 高エネルギー粒子の降り込み
Keywords: microwave spectroscopy, Nitric Oxide, MLT region, Energetic Particle Precipitation

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PEM27-P21

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

ファブリーペローイメージャーによるナトリウム薄明大気光の観測
An observation of sodium twilight airglow using a Fabry-Perot imager
鈴木 秀彦 1∗ ; 高橋 秀幸 2 ; 田口 真 2
SUZUKI, Hidehiko1∗ ; TAKAHASHI, Hideyuki2 ; TAGUCHI, Makoto2
1
1

明治大学, 2 立教大学
Meiji university, 2 Rikkyo university

大気圏上部に相当する中間圏から熱圏下部までの領域（MLT 領域）は、近年大きな問題となっているグローバルな大
気変動の影響が顕著にあらわれる領域として注目されており、その物理的および化学的構造の解明が進められている。この MLT 領域の温度構造や化学過程を探る鍵として注目されているのが、地球外から大気圏に飛び込んでくる流星物質によって供給・維持されている金属原子の層である [Williams, 2002]。 この金属原子層を利用した MLT 領域の探査手法の例として、共鳴散乱ライダーがあるが、これは同領域における風速や温度情報を提供する貴重な観測手段として広く定着している [Plane,2003]。このように、金属原子層は MLT 領域を探索する鍵として広く利用されているものの、その水平空間分布やカラム量の季節変動については未解明な点が多い。本研究では、この金属原子の水平分布を地上から直接観測する方法として薄明大気光現象に着目した。薄明大気光とは、下層大気 （20 km 以下）には太陽光があたらず、下部
熱圏の金属原子層（〜高度 100 km）だけが日照下にあるような幾何学的条件下（＝薄明時間帯）で、金属原子由来の共鳴散乱光が顕著に発光する現象である。この現象は古くから知られており、分光観測や理論的研究などが精力的に行われてきた [e.g. Chamberlein, 1961]。この発光現象の特徴は、ライダーのように狭い領域をレーザー光で照射し、共鳴散乱を誘起する手法と異なり、太陽光が光源となるため、面的に発光が起こることである。したがって、薄明大気光の強度を面的にとらえることができれば、金属原子カラム量の水平分布を得る事ができる。薄明大気光はその名の通り、薄明時間帯に起こる現象であるから、地上からの観測では、背景光として連続光成分が混入する。したがって、微弱な薄明
大気光を面的に精度よく捉えるためには、広視野、高感度、かつ狭帯域なイメージング手法を必要とする。そこで、本研究では、そのような要件を満たす装置として国立極地研究所が有するファブリーペローイメージャーを用い、最も強度が強いことで知られるナトリウムによる薄明大気光観測を試験的に実施した。本発表では、この試験観測の結果に基づき、薄明大気光を利用した金属原子の空間分布観測の可能性について議論する。
キーワード: 薄明大気光, 中間圏, 熱圏, 金属原子層, ファブリーペロー
Keywords: twilight airglow, mesosphere, thermosphere, metallic layer, Fabry-Perot

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PEM27-P22

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

国際宇宙ステーションからの撮像観測を用いた大気光輝度の不連続の三次元構造の推定
An estimation of three-dimensional structures of airglow emission discontinuities using
images taken from ISS佐藤 大仁 1∗ ; 齊藤 昭則 1 ; 秋谷 祐亮 1 ; 穂積 裕太 1
SATO, Masato1∗ ; SAITO, Akinori1 ; AKIYA, Yusuke1 ; HOZUMI, Yuta1
1
1

京都大学大学院理学研究科
Graduate School of Science, Kyoto University

国際宇宙ステーション（ISS）からの宇宙飛行士による撮像画像を用いて大気光輝度の不連続の三次元空間構造を明らかにした。宇宙飛行士によるデジタルカメラを用いた夜間撮像には地球リム上に大気光層が写っている。可視光による撮像である為、これらは、高度 90km 付近に存在する Na 589nm と OI 557.7nm の大気光が支配的であると考えられる。
2011 年 10 月 16 日及び 2014 年 8 月 26 日の撮像では大気光層に輝度の不連続構造が観測された。それぞれ 4 分 24 秒間、
8 分 15 秒間の観測によって不連続構造を様々な角度から撮影されていたため、三次元空間構造の推定を行うことが出来た。その結果、不連続構造は Na と OI の二つの大気光発光層が上下に分かれることによるものであることがわかった。
また、不連続構造はほぼ東西方向に幅 700km 以上にわたり広がっていることがわかった。また、アーベル関数を用いることで発光層の高度分布及び発光の RGB 比を求めた。地上からの大気光観測では中間圏ボアとして大気光輝度の不連続構造が観測されているが、今回の不連続構造は中間圏ボアと共通する性質と、一致しない性質を持つ事が明らかとなった。講演では、観測された中間圏大気光不連続構造の空間的構造を報告し、そのボアとの相違点から、生成機構についての議論を行なう。
キーワード: 大気光, 中間圏ボア
Keywords: airglow, mesospheric bore

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PEM27-P23

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

南極昭和基地レイリー/ラマンライダーにより観測された中層大気の大気重力波の新しい解析方法New analysis of gravity wave in middle atmosphere by Rayleigh/Raman lidar at Syowa
station in Antarctica
木暮 優 1∗ ; 中村 卓司 2 ; 江尻 省 2 ; 西山 尚典 2 ; 堤 雅基 2 ; 津田 卓雄 3
KOGURE, Masaru1∗ ; NAKAMURA, Takuji2 ; EJIRI, Mitsumu K.2 ; NISHIYAMA, Takanori2 ; TSUTSUMI, Masaki2 ;TSUDA, Takuo3
1

総合研究大学院大学複合科学研究科極域科学専攻, 2 国立極地研究所, 3 電気通信大学
Department of Polar Science, The Graduate University for Advanced Studies, 2 National Institute of Polar Research, Japan, 3 The
University of Electro- Communications

1

下層大気で発生した重力波は上方伝播し、中層大気へ運動量をもたらす。その効果は、中層大気の水平平均風を変化させ、大規模子午線循環を引き起こし、中層大気の鉛直気温プロファイルを大きく変化させることが理論的に理解されている [Lindzen, 1981; Holton, 1982; Matsuno, 1982]。しかし、重力波の水平平均風への寄与の定量的理解は現在でも不十分である。中でも極夜ジェットなどの対流によって発生する重力波は、どの程度寄与しているか未知な部分が多い。そこで、我々は南極昭和基地にレイリー/ラマンライダーを設置し、2011 年 2 月から高度約 8〜70 km の気温データを取得
し、重力波による気温擾乱を観測している。2014 年 10 月終わりまでに 850 晩以上観測を行った。
我々は、Duck et al. (2001) 及び Alexander et al. (2011) の解析方法を参考に解析を行っている。しかし、彼らの解析方法は大気気温から背景場の気温を引いた値 (T ′ ) を重力波による気温擾乱の振幅としているため、位相の時間変化を考慮しておらず、波のエネルギー (Ep ) を過小評価してしまう可能性があった。そこで、我々はT ′ を大気密度の平方根で重みづけしヒルベルト変換することによってT ′ の位相を 90°遅らせた値 (Th ′ ) を求め、((T ′ )2 +(Th ′ )2 )1/2 を計算することで純粋な振幅を取り出す方法を独自に考案した。本講演では我々の解析方法を詳しく述べる。
キーワード: 成層圏, 中間圏, 中層大気, 大気重力波, 南極域, ライダー
Keywords: Stratsphere, Mesosphere, Middle atmosphere, gravity wave, Antarctica, Lidar

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PEM27-P24

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

波長可変ライダーによる Fe 温度と Ca+温度の観測
Measurements of Fe and Ca+ temperatures using by a frequency-tunable lidar
津田 卓雄 1∗ ; 江尻 省 2 ; 西山 尚典 2 ; 阿保 真 3 ; 川原 琢也 4 ; 中村 卓司 2
TSUDA, Takuo1∗ ; EJIRI, Mitsumu K.2 ; NISHIYAMA, Takanori2 ; ABO, Makoto3 ; KAWAHARA, Takuya4 ;NAKAMURA, Takuji2
1

電気通信大学, 2 国立極地研究所, 3 首都大学東京, 4 信州大学
The University of Electro-Communications, 2 National Institute of Polar Research, 3 Tokyo Metropolitan University, 4 Shinshu
University

1

We are developing a new resonance scattering lidar system to be installed at Syowa Station (69S, 39E) in Antarctica. For the
new lidar system, we have employed a tunable alexandrite laser covering the resonance scattering lines of two neutral species,
which are atomic potassium (K, 770 nm) and atomic iron (Fe, 386 nm), and two ion species, which are calcium ion (Ca+ , 393nm) and aurorally excited nitrogen ion (N2+ , 390 nm, 391 nm). Thus the new lidar system will provide information on themesosphere and lower thermosphere as well as the ionosphere. Using the new resonance scattering lidar together with colocatedother instruments, we will conduct a comprehensive ground-based observation of the low, middle, and upper atmosphere above
Syowa Station. This unique observation is expected to make important contribution to studies on the atmospheric vertical coupling process and the neutral and charged particle interaction.
In this presentation, we will report current status on test observations of the iron atom layer at National Institute of Polar Research (NIPR) at Tachikawa, Japan (36N, 139E). In order to obtain the iron resonance line at 386 nm, we operate the fundamental
laser (i.e. the tuneable alexandrite laser) at 772 nm, which is shifted by 2 nm from the potassium resonance line at 770 nm, andthen obtain the pulsed 386 nm laser using nonlinear crystal based on the second harmonic generation (SHG) technique. On 14
August 2013, we successfully detected first signals from the iron atom layer, with one-frequency mode for Fe number density
measurement. The observed iron number density would be fairly comparable to that from the previous observations at Illinois(40N, 88W). After that, we have prepared three-frequency mode for Doppler temperature measurements. Based on a theoretical
calculation, we have determined good combination of the three laser frequencies to minimize the temperature error, and thenperformed operations of the three-frequency mode on 5 and 18 Augsut 2014. The obtained temperature data will be comparedwith those from NRLMSISE-00 model and satellite observations. Furthermore, we will show a challenge of observing Ca+
temperature.

キーワード: 共鳴散乱ライダー, 中間圏・下部熱圏, 電離圏 D・E 領域, 中性大気温度, イオン温度
Keywords: Resonance scattering lidar, Mesosphere/Lower thermosphere, Ionospheric D/E region, Neutral temperature, Ion temperature

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PEM27-P25

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

EISCAT レーダートロムソ観測所における 2015 年 3 月までの STEL 光学観測結果
Report of the STEL optical observation at the Tromsoe EISCAT radar site by March 2015
大山 伸一郎 1∗ ; 野澤 悟徳 1 ; 塩川 和夫 1 ; 大塚 雄一 1 ; 津田 卓雄 2 ; 高橋 透 1 ; 藤井 良一 1
OYAMA, Shin-ichiro1∗ ; NOZAWA, Satonori1 ; SHIOKAWA, Kazuo1 ; OTSUKA, Yuichi1 ; TSUDA, Takuo2 ;TAKAHASHI, Toru1 ; FUJII, Ryoichi1
1

名古屋大学太陽地球環境研究所, 2 電気通信大学情報理工学部
Solar-Terrestrial Environment Laboratory, 2 Department of Information and Communication Engineering, University of ElectroCommunications
1

太陽地球環境研究所（Solar-Terrestrial Environment Laboratory; STEL）は欧州非干渉散乱（European Incoherent Scatter;
EISCAT）レーダーがあるノルウェーのトロムソ（北緯 69.6o 、東経 19.2o ）で 10 年以上に渡り光学観測を実施してきた。
トロムソは欧米・アジア諸国が様々な光学・電波観測装置を設置し、EISCAT レーダーを軸とした国際共同観測研究を展開する世界最大級の観測拠点である。2015 年 1 月現在、我々はトロムソ観測所に以下に述べる 5 台の光学観測装置を設置し、10 月から翌 3 月の約半年間、自動観測とともに共同研究者からの要請に応じた観測モードで運用を行っている。
尚、これら光学観測装置以外にナトリウムライダーが 2010 年 10 月から稼働している。

1. 3 波長フォトメータ
1997 年 1 月に最初のキャンペーン観測を実施後、2001 年 10 月に自動運用を開始した本装置は現在 3 つの光学フィル
ター（427.8 nm, 630.0 nm, 557.7 nm）を持ち、20Hz サンプリングでデータを取得する。2010 年 10 月に運用・データの自動処理システムを更新した。常に磁力線方向に固定した観測を行い、EISCAT UHF レーダーの主要観測モードの一つである CP-1 モード（同じく磁力線方向にアンテナ方向を固定した観測）とほぼ同じ空間を同時に観測することができる。
2. 天候・オーロラ観測用デジタルカメラ
対流圏高度の雲の発生状況を把握することは、光学観測データの解析にとって必須事項である。光学フィルターを通した単色画像では天候を判別しにくく、デジタルカメラで撮影されるカラー画像がより適している。そこで 2001 年 10月からデジタルカメラによる自動観測を開始した。撮影画像は天候確認だけでなく、磁力線付近のオーロラ微細構造などオーロラ形態情報の提供も兼ねている。
3. プロトン全天カメラ
2006 年 10 月から自動運用を開始した本装置は、下向き沿磁力線電流の発生領域における電離圏応答を捉えることを目的に設置された。上向き沿磁力線電流の発生領域（オーロラアーク発生領域に相当）に近接するオーロラ発光が弱く、電離圏電子密度が周辺より極端に低い領域には、下向き沿磁力線電流と磁場に垂直な電場が発生すると考えられている。
これら電流回路の連続性を維持するために下向き沿磁力線電場が形成され、磁気圏からのプロトン降込みが誘導される結果、プロトン発光（486.1 nm）が期待される。これまでの観測で数例だがこの仮説を裏付ける観測結果が取得されている。
4. 多波長全天カメラ
オーロラや大気光を観測する目的で 2009 年 1 月に設置された本装置は、6 種類の光学フィルターが装着されたホイールを備え、積分時間や観測波長の順番などを任意に設定できる自動観測プログラムによって制御されている。現在保有する光学フィルターの波長は、557.7 nm、630.0 nm、OH バンド、589.3 nm、572.5 nm、732.0 nm である。
5. ファブリペロー干渉計（Fabry-Perot interferometer: FPI）
多波長全天カメラ（上記 4）と同時にトロムソ観測所に設置された本装置は、視野角約 4o の狭視野タイプの装置であり、3 種類の光学フィルターを装着したホイールを持つ。装置上部にはスカイスキャナ−と呼ばれる回転モーター付ミラーがあり、観測プログラムでホイールとスカイスキャナ−を制御することで、観測波長やその選択順序と積分時間、視線方向を科学目的に合わせて任意に設定することができる。観測される物理量は中性大気の風速と温度である。
これらの光学観測装置は、EISCAT レーダーをはじめ様々な観測装置との共同観測実験に利用されてきた。最初の装置
が自動観測を始めて以来、稼働期間は太陽活動周期の１サイクルに近く、超高層大気の長期変動研究やイベント解析を行う上で貴重なデータセットが整備された。これまでに蓄積された観測データのクイックルックはウェブページで公開されている（www.stelab.nagoya-u.ac.jp/˜eiscat/data/EISCAT.html）。今後も全装置の自動観測を継続しながら様々な観測実験に参画し、国内外の共同研究者の研究活動に寄与していく。

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PEM27-P25

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

キーワード: オーロラ, 大気光, 光学装置, 電離圏, 熱圏, 極域
Keywords: aurora, air glow, optical instrument, ionosphere, thermosphere, polar region

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PEM27-P26

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

トロムソにおける GNSS 受信機を用いた電離圏シンチレーション観測
Observation of GNSS scintillation in Tromso
上蔀 広大 1∗ ; 大塚 雄一 1 ; 小川 泰信 2 ; 細川 敬祐 3
UWASHITOMI, Kodai1∗ ; OTSUKA, Yuichi1 ; OGAWA, Yasunobu2 ; HOSOKAWA, Keisuke3
1

名古屋大学太陽地球環境研究所, 2 国立極地研究所, 3 電気通信大学大学院情報理工学研究科
Solar-Terrestrial Environment Laboratory, Nagoya University, 2 National Institute of Polar Research, 3 Department of Communication Engineering and Informatics, University of Electro-Communications

1

電離圏シンチレーションは、人工衛星などから送信された電波が電離圏の局所的な電子密度の不規則性により位相及び振幅の変動が引き起こされる現象である。受信振幅が変動する振幅シンチレーションは、電子密度の不規則構造によって信号の回折が生じ、信号が互いに干渉しあうことによって発生する。振幅シンチレーション指数である S4 は平均信号強度で正規化した信号強度変化の分散で示される。S4 は、主に赤道域において大きく、極域では小さいことが知られている。一方、電離圏電子密度の空間的もしくは時間的変動によって引き起こされると考えられている位相シンチレーショ
ンは、極域で発生し、位相シンチレーション指数である σφ は位相の標準偏差で定義されている。
本研究では、ノルウェーのトロムソに設置した Global Navigation Satellite System(GNSS) 受信機を用い、L1，L2 の 2周波の受信信号強度と位相をサンプリング周波数 50Hz で観測し、位相シンチレーションと振幅シンチレーションを調べる。従来の研究では、極域において振幅シンチレーションはほとんど発生しないとされていたが、本観測では 2013 年
11-12 月において、S4 の値が 0.3 を越える振幅シンチレーションは、12 日観測された。そのうち７日は、地磁気活動が活発であったが、５日は静穏であった。
本講演では、振幅シンチレーションの発生と位相シンチレーション及び背景の全電子数変動と比較を行う。

キーワード: シンチレーション, 電離圏, GPS, GNSS, 地磁気活動, TEC
Keywords: scintillation, ionosphere, GPS, GNSS, geomagnetic disturbance, TEC

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PEM27-P27

会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

高緯度帯の GPS 観測網を用いた中規模伝搬性電離圏擾乱の統計解析
Statistical analysis of Medium-Scale Traveling Ionospheric Disturbances using a GPS
network at high-latitudes
溝口 拓弥 1∗ ; 大塚 雄一 1 ; 塩川 和夫 1 ; 津川 卓也 2 ; 西岡 未知 2
MIZOGUCHI, Takuya1∗ ; OTSUKA, Yuichi1 ; SHIOKAWA, Kazuo1 ; TSUGAWA, Takuya2 ; NISHIOKA, Michi2
1
1名古屋大学太陽地球環境研究所, 2 情報通信研究機構
Solar-Terrestrial Environment Laboratory, Nagoya University, 2 National Institute of Information and Communications

我々の先行研究では、アラスカに存在する 100 機以上の GPS 受信機網から得られたデータを用いて作成した全電子
数 (Total Electron content ; TEC) 変動の水平二次元分布図 (時間分解能は 30 秒、空間分解能は緯度経度 0.15°× 0.15°)
を調べることで、2012 年 1 年間のアラスカ上空における中規模伝搬性電離圏擾乱 (Medium-Scale Traveling IonosphericDisturbances; MSTID) の発生頻度、伝搬方向に関する統計的性質を初めて明らかにした。アラスカ上空における MSTID
は冬季 (11 月〜2 月) の昼間 (8〜20 時 LT) に発生頻度が高く、最大で 50%程度の発生頻度であった。また、その伝搬方向
は、8 時から 14 時程度まで南か南東方向が支配的であり、14 時から 20 時頃まで南西方向が支配的であることが分かった。
本研究では、とりわけこの伝搬方向の統計解析結果の理解に焦点を当てた。昼間における南、南東方向への伝搬は、中緯度地域における昼間の MSTID の特徴と一致するものであり、大気重力波が MSTID の成因であると考えられる。一方、南西方向へ伝搬する MSTID は、アラスカにおいて全天大気光イメージャーによる MSTID の観測を行った先行研究でも大気光観測が可能になる日没時以降に観測されており、オーロラ活動によって励起された大気重力波が原因と考えられている。本研究では、大気光観測が可能になる日没後よりも早い地方時においても南西方向に伝搬する MSTID が発生することを示した。
本講演では、MSTID の周期、水平波長、伝搬速度等のパラメータを統計解析した結果を示すとともに、オーロラ活動によって励起された大気重力波が伝搬することによって TEC 変動を引き起こしたという可能性について議論する。また、
アラスカと同緯度帯に位置する北欧の GPS データも使って MSTID の伝搬方向を詳細に調べ、このような特徴の MSTID
が高緯度帯特有のものかどうかについて議論する。

キーワード: 中規模伝搬性電離圏擾乱, GPS, オーロラ活動
Keywords: Medium-Scale Traveling Ionospheric Disturbances, GPS, auroral activity

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会場:コンベンションホール

時間:5 月 26 日 18:15-19:30

北米の GPS 受信機網観測に基づく中規模伝搬性電離圏擾乱の経度依存性に関する統計的研究
Statistical study of longitude dependencies of MSTIDs observed with GPS networks
山脇 景太 1∗ ; 大塚 雄一 1 ; 塩川 和夫 1 ; 津川 卓也 2 ; 西岡 未知 2
YAMAWAKI, Keita1∗ ; OTSUKA, Yuichi1 ; SHIOKAWA, Kazuo1 ; TSUGAWA, Takuya2 ; NISHIOKA, Michi2
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名古屋大学太陽地球環境研究所, 2 情報通信研究機構
Solar-Terrestrial Environment Laboratory, Nagoya University, 2 National Institute of Information and Communications Technology
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本研究では，北米の GPS 受信機網を用いて中規模伝搬性電離圏擾乱 (Medium-Scale Traveling Ionospheric Disturbance;
MSTID) の性質を統計的に明らかにし，先行研究の結果と比較した．
地上受信機と GPS 衛星間における電波の遅延量から，電離圏の全電子数 (Total Electron Content; TEC) が得られる．得
られた TEC から作成された水平二次元分布図を用いて， 2013 年の北米上空における MSTID の統計解析を行った．北米
全土における TEC の水平二次元分布図を用いた MSTID の統計解析は，本研究が初である．その結果，以下のことが明らかになった．

1. 北米上空の MSTID の発生頻度は，日中 (8 時〜20 時) において冬季 (11 月〜3 月) に高く，伝搬方向は南東方向が支配的であった．この冬季の日中に MSTID の発生頻度が高いという特徴は，中緯度地域における先行研究の結果に一致するものであり，大気重力波が MSTID 成因の原因であると考えられる．
2. 夜間 (22 時〜6 時) における MSTID は，夏季 (5 月〜8 月) に発生頻度が高く，その伝搬方向は南西方向が支配的であった．この特徴は先行研究の結果に見られ，その成因はパーキンス不安定によるものであると考えられる．
3. 1 年を通して朝方に MSTID の発生頻度が高かった．伝搬方向は東方向が支配的であり，その発生原因は日出線で生成される重力波の可能性が考えられる．
4. 夏季 (5 月〜6 月) において，北米西部のほうが東部よりも夜間の MSTID の発生頻度が高く，約 20%もの差が見られた．先行研究により夜間 MSTID と ES 層との関係が示されている．低軌道衛星による掩蔽観測により，北米上空において ES 層の発生頻度は西部のほうが東部より高いことが示されており，本研究の結果は MSTID の生成に ES 層との結合が重要な役割を果たしていることを示唆するものであった．

キーワード: 中規模伝播性電離圏擾乱, 全地球測位網, スポラディック E 層, 経度依存性
Keywords: MSTID, GPS, sporadic E layer, longitude dependencies

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