Energetic electron precipitations and their impact to the middle atmosphere based on coordinated groundbased observations

基于协调地面观测的高能电子降水及其对中层大气的影响

• 批准号: 20H01955
• 负责人: 土屋 史紀
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01955/
• 关键词: 放射線帯; 中間圏; 高エネルギー電子; プラズマ波動; 磁気圏; 電波伝搬; オゾン

惑星周辺の宇宙空間における高エネルギー粒子の生成・消失過程と、その高エネルギー粒子が惑星大気に及ぼす影響の理解は、太陽系の複数の惑星に跨る研究課題である。本研究は地球を対象に、放射線帯電子の大気への降下を引き起こす物理過程はなにか(課題A)、放射線帯電子の降下は中層大気に如何に影響を及ぼすか(課題B)、の二つの研究課題について実証的なアプローチにより取り組む。課題Aでは、放射線帯電子の降下を観測する低周波電波と低高度衛星、及びオーロラ・磁場の地上観測の連携により、放射線帯電子の散乱を担うホイッスラーモード波動と電磁イオンサイクロトロン(EMIC)波動を特定しながら大気への電子の損失を観測した。ホイッスラーモードコーラス波動の間欠的な発生により電子降下のバースト現象（マイクロバースト）が発生していること、電子降下が磁気嵐に発生頻度が高くなり、発生領域が朝側の偏ることを明らかにした。EMIC波動の発生が放射線帯外帯の損失と良い対応を示す事例について、地上多点観測、RBSP衛星、POES衛星、GNSS-TECを使った詳細な解析を行った結果、IPDPタイプのEMIC波動は発生域が放射線帯の外側から内側に動くことによって、幅広い領域で電子の損失を引き起こす可能性を指摘した課題Bでは、高エネルギー電子降下により中間圏で生じる電離と、電離による低周波電波伝搬の変調を、大気の電離モデルと電波伝搬モデルを用いて再現することに成功した。このモデル計算を用いて、EMIC波動による電子降下現象では、MeV帯の電子が大気に降り込んでいることを明らかにした。

Planet weeks 辺 の space に お け る high エ ネ ル ギ の ー particles generated process と, そ の high エ ネ ル ギ ー particle が planet big 気 に and ぼ す influence の understand の plural の は, solar system planet に across る research topic で あ る. This study は を earth like に seaborne, radiation 帯 electronic の 気 へ の lowered を lead き up こ す physical process は な に か (subject A), radiation 帯 electronic の lowered は middle big 気 に how に influence を and ぼ す か B (subject), の つ の research topic に つ い て be licensed な ア プ ロ ー チ に よ り む り group. Subject A で は, radiation 帯 electronic の lowered を 観 measuring す る と low altitude satellite, and low frequency waves び オ ー ロ ラ の 観 lying on the ground, magnetic field measuring の に link-up よ り, radiation 帯 electronic の scattered を bear う ホ イ ッ ス ラ ー モ ー ド と electromagnetic fluctuations イ オ ン サ イ ク ロ ト ロ ン (EMIC) wave を し な が ら big 気 へ の electronic の loss を 観 measuring し た. ホ イ ッ ス ラ ー モ ー ド コ ー ラ ス swings between の owe な 発 raw に よ り electronic lowered の バ ー ス ト phenomenon (マ イ ク ロ バ ー ス ト) が 発 raw し て い る こ と, electronic lowered が magnetic 気 arashi に 発 high frequency が く な り が, 発 field toward the side slants の る こ と を Ming ら か に し た. EMIC fluctuations の 発 raw が radiation outside 帯 帯 の loss good と い 応 seaborne を す examples in に つ い て, multi-point, RBSP 観 test on the ground, satellites, POES satellite, GNSS - TEC を make っ た detailed analytical line を っ な た results, IPDP タ イ プ の EMIC fluctuations は 発 raw domain が radiation 帯 の lateral か ら medial に dynamic く こ と に よ っ て, picture Hiroo で electronic の い field loss を lead き up こ す possibility を blame し た subject B で は, high エ ネ ル ギ ー electronic lowered に よ り middle sha-lu で raw じ る ionization と, ionization に よ る 伝 low-frequency waves move の - を, big 気 の ionization モ デ ル 伝 と waves move モ デ ル を with い て reappearance す る こ と に successful し た. こ の モ デ ル を calculated using い て fluctuations, EMIC に よ る electronic fall phenomenon で は, MeV 帯 の electronic が big 気 に drop り 込 ん で い る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

ULF Modulation of Energetic Electron Precipitations Observed by VLF-LF Transmitter Signals

VLF-LF 发射机信号观测到的高能电子沉淀的 ULF 调制

• 发表时间: 2020
• 作者: Ogohara Kazunori;Ro Maaya;土屋 史紀;Hiroyo Ohya,Takuya Miyashita,Fuminori Tsuchiya,Mitsunori Ozaki,Kazuo Shiokawa,Yoshizumi Miyoshi,Nozomu Nishitani,Tomoaki Hori,Mariko Teramoto,Martin G Connors,Simon G Shepherd
• 通讯作者: Hiroyo Ohya,Takuya Miyashita,Fuminori Tsuchiya,Mitsunori Ozaki,Kazuo Shiokawa,Yoshizumi Miyoshi,Nozomu Nishitani,Tomoaki Hori,Mariko Teramoto,Martin G Connors,Simon G Shepherd

VLF-LF帯標準電波を用いた高エネルギー降下電子の ULF変調

使用 VLF-LF 频段标准无线电波对高能下落电子进行 ULF 调制

• 发表时间: 2020
• 作者: McCollough J. P.;Miyoshi Y.;Ginet G. P.;Johnston W. R.;Su Y.-J.;Starks M. J.;Kasahara Y.;et al.;Hironao Miyatake;木村智樹;大矢浩代,宮下拓也,土屋史紀,尾崎光紀,塩川和夫,三好由純,西谷望,堀智昭,寺本万里子,Martin Connors,Simon G. Shepherd
• 通讯作者: 大矢浩代,宮下拓也,土屋史紀,尾崎光紀,塩川和夫,三好由純,西谷望,堀智昭,寺本万里子,Martin Connors,Simon G. Shepherd

Modeling of Perturbation in the Lower Ionosphere caused by EMIC waves using Numerical Simulation of subionospheric VLF signals

使用亚电离层 VLF 信号的数值模拟对 EMIC 波引起的低电离层扰动进行建模

• 发表时间: 2021
• 作者: Salvato M.;Wolf J.;Dwelly T.;Georgakakis A.;Brusa M.;Merloni A.;Liu T.;Toba Y.;Nandra K.;Lamer G.;Buchner J.;Schneider C.;Freund S.;Rau A.;Schwope A.;Nishizawa A.;Klein M.;Arcodia R.;Comparat J.;Musiimenta B.;Nagao T.;et al.;野本 博樹,芳原 容英,土屋 史紀,平井 あすか
• 通讯作者: 野本 博樹,芳原 容英,土屋 史紀,平井 あすか

Properties of EMIC waves observed by Van Allen Probes and ground-based magnetometers during relativistic electron precipitation

相对论电子沉淀过程中范艾伦探针和地面磁力计观测到的 EMIC 波的特性

• 发表时间: 2021
• 作者: A. Hirai;F. Tsuchiya;T. Obara;Y. Kasaba;Y. Katoh;H. Misawa;K. Shiokawa;Y. Miyoshi;C.-W. Jun;S. Kurita;M. Connors;and A. Hendry
• 通讯作者: and A. Hendry

Energetic electron precipitations showing ULF modulation observed by VLF/LF transmitter signals

高能电子沉淀显示 VLF/LF 发射机信号观察到的 ULF 调制

• 发表时间: 2021
• 作者: 田中 健太郎;大矢 浩代;土屋 史紀;塩川 和夫;三好 由純;西谷 望;堀 智昭;寺本 万里子;Martin Connors;Simon Shepherd;中田 裕之
• 通讯作者: 中田 裕之