レーダー観測及び計算機シミュレーションを用いた電離圏イレギュラリティの研究

利用雷达观测和计算机模拟研究电离层不规则性

• 批准号: 02J01700
• 负责人: 横山 竜宏
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J01700/
• 关键词: 電離圏; シミュレーション; プラズマ不安定; E領域; スポラディックE層; 大気重力波; レーダー

本研究では、計算機シミュレーションを用いて電離圏E領域(高度90〜150km)において出現するプラズマ不安定現象(沿磁力線イレギュラリティ)に関する研究を行い、過去のレーダー、ロケット観測との比較、検証を行った。電離圏E領域は中性大気からの影響を強く受けると考えられることから、大気重力波の伝搬に関する中性大気のシミュレーション[Horinouchi et al.,2000]から得られた中性風速のデータを、本研究で開発した電離圏プラズマのシミュレーションモデルに取り入れることにより、下層大気で生成された大気重力波が電離圏E領域に与える影響について研究を行った。スポラディックE層を形成する東西風速シアが高度100km付近に存在する場合、シア下部の東向き風により東向き伝搬の大気重力波はフィルタリングされ、西向き伝搬の重力波が卓越する。西向き伝搬の重力波は、東西-鉛直断面において西側が持ち上がった構造をしている。スポラディックE層の密度勾配により、この重力波の構造に沿った分極電界が生成される。地球磁場の傾きを考慮すると、この分極電界は水平面において北西-南東の波面構造を持ち、この構造に沿ったプラズマ密度構造が形成された。過去のレーダー観測から、北西-南東の波面構造を持つレーダーエコーは頻繁に観測されており、このレーダーエコーの構造は大気重力波と密接な関係があることが示された。また、2002年に実施されたロケット実験において観測された電離圏内の電子密度と電界は、波長10数kmの波状構造を示していたが、この構造も同シミュレーションにより再現された。本研究により、下層大気において生成された大気重力波が、電離圏E領域において非常に重要な役割を果たすことが示された。

This study is aimed at investigating the occurrence of instability in the ionization domain (altitude 90 ~ 150km), comparing and verifying past data. The ionization domain is strongly influenced by the neutral atmosphere [Horinouchi et al., 2000] The study was carried out to explore the effects of gravity waves on the ionization field. When the east-west wind speed is 100km, the gravity wave in the lower part of the layer is excellent. Gravity waves are moving westward, and the east-west-vertical section holds the upper structure on the west side. The density matching of the E-layer and the structure of the gravity wave are generated along the polarization field. The earth magnetic field tilts along the horizontal plane, and the polar electric field separates from the horizontal plane, and the wave surface structure is formed along the horizontal plane. In the past, the wave surface structure from northwest to southeast has been frequently measured, and the structure of large gravity waves has been closely connected. In 2002, the electron density and electric field in the ionization region were measured. The wave structure with wavelength of 10 km was shown. The structure was reproduced. The results of this study are very important for the generation of large gravity waves in the lower layer and the ionization field.

项目成果

Tatsuhiro Yokoyama: "Computer simulation of polarization electric fields as a source of midlatitude field-aligned irregularities"Journal of Geophysical Research. 108,A2. 1054 (2003)

Tatsuhiro Yokoyama：“作为中纬度场排列不规则性来源的极化电场的计算机模拟”地球物理研究杂志。

Tatsuhiro Yokoyama: "Three-dimensional simulation on generation of polarization electric field In the midlatitude E-region ionosphere"Journal of Geophysical Research. 109. A01309 (2004)

横山达弘：“中纬度E区电离层极化电场产生的三维模拟”地球物理研究杂志。