近年の北極域海氷減少が引き起こす熱圏・電離圏変動の解明

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近年の北極域の海氷減少が，成層圏循環の変化を経由して熱圏・電離圏に影響を及ぼしているという仮説を実証するための研究を実施した。2000年代以降は成層圏突然昇温が数多く発生したのに対して，1990年代には成層圏突然昇温はほとんど発生していない。このことから，近年の海氷減少との関連で，成層圏突然昇温とそれに伴う熱圏・電離圏変動に焦点を当てて解析を，大気圏―電離圏結合モデルによる数値シミュレーションにより実施した。北半球冬季に発生した成層圏突然昇温に伴い，移動性プラネタリー波が励起され中間圏・下部熱圏にまで伝播することが示された。さらに，成層圏突然昇温の影響は，反対半球(南半球)の成層圏・中間圏での東西風・温度変化を引き起こし，南半球での移動性プラネタリー波や大気重力波の活動度に影響することが明らかとなった。大気波動の変動は，中間圏のみならず熱圏にも影響することが明らかとなった。解析事例が少ないので，事例数を増やしてより定量的な見積もりを実施する必要性があることがわかった。下部熱圏領域での変動は，電離大気との相互作用(E層ダイナモ過程)を通じて電離圏に影響を及ぼすことが明らかとなった。熱圏・電離圏は，成層圏突然昇温などの下層大気の影響だけではなく，太陽活動の影響を強く受ける。そこで，太陽活動(今回は，中規模の地磁気嵐)の影響がどの程度なのかについての解析も実施した。2022年２月の地磁気嵐を事例に，数値シミュレーションにより調べた(この期間に成層圏突然昇温なし)。地磁気嵐に伴い熱圏大気密度は30～50％程度，子午面循環は5～10倍程度の変動が生じるのに対して，成層圏突然昇温に伴う熱圏変動は10％程度であることが示された。そのため，成層圏突然昇温などの下層大気の影響を見積もるためには，地磁気嵐の影響をどのように排除するかに注意して解析をする必要があることが改めて明らかとなった。