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地表-熱圏間の音波共鳴が引き起こす電離層電磁気現象の観測的・理論的研究

地球表面与热层之间声共振引起的电离层电磁现象的观测和理论研究

基本信息

批准号：
10J00356
负责人：
松村充
金额：
$ 0.9万
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：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J00356/
关键词：
音波大気重力波 TEC 地震津波音波共鳴内部重力

项目摘要

地表と熱圏の間で捕らえられて共鳴する音波が引き起こす力学的および電磁気的変動の物理過程を明らかにし、共鳴振動という観点から固体-下層中性大気-電離層プラズマの結合過程を解明することが本研究の目的である。当初の計画ではダイナモモデルを開発し、音波による力学的変動が罐磁気的な変動に変換される物理過程を調べることに重点を置いていた。ところが、2011年3月11日の東北地方太平洋沖地震の後に音波共鳴による電離層電子密度変動の水平構造が初めて明瞭に観測された[Saito et al.,Earth,Planets,Space,2011]。音波共鳴モードは水平方向に広がりにくいため、波源の広さと変位の情報を長時間保存する。当該年度には報告者はこの性質に着目して、数値シミュレーションと観測の比較により波源の情報を推定することに計画の重点を置き換えた。シミュレーションには京都大学学術情報メディアセンターの大型計算機システムを利用した。Shinagawaらによる2次元の中性大気-電離層モデル[Earth,Planets,Space,2007]を3次元に拡張し、それを用いて同地震後に観測された電離層の全電子数(TEC)の変動を再現した。その結果、波源である海面変動の直径を250km、変位を30mと推定した。モデルの精度を確認するために、音波共鳴以外に観測された2つの現象のシミュレーションも行いメカニズムを明らかにした。(1)地震直後の震央直上での電子密度の急激な減少は、磁力線に沿ってプラズマが震央の南北へ輸送されることによるものである。(2)震央から遠方に伝播する位相速度220-780m/sのTEC変動のうち、420-780m/sのものは下部熱圏で発生した大気重力波と音波によるものである。220-290m/sのものは震央付近から伝播する津波によって励起された大気重力波が引き起こしたものである。以上の結果は、電離層変動の観測とシミュレーションを組み合わせることにより津波の規模を推定できることを示唆している。

The purpose of this study is to clarify the physical processes of solid-lower neutral-ionospheric interaction between the surface and the thermal domain. The original plan is to focus on the development of sound waves, the movement of magnetic waves, and the transformation of physical processes. After the earthquake in the northeast Pacific Ocean on March 11, 2011, the acoustic resonance, the electron density fluctuation of the ionosphere and the horizontal structure were detected [Saito et al., Earth,Planets,Space,2011]。The information on the position of the acoustic resonance source in the horizontal direction is stored for a long time. When the report is made, the focus of the project is changed. Kyoto University's Academic Information Center and Large-Scale Computer System Shinagawa, 2D neutral-ionospheric turbulence [Earth,Planets,Space,2007], 3D neutral-ionospheric turbulence, 3D neutr The result is that the wave source is 250km in diameter and 30m in position. The accuracy of the sound wave is confirmed by the sound wave resonance. (1)After the earthquake, the electron density in the epicenter decreases rapidly along the magnetic line, and the electron density in the epicenter decreases rapidly along the magnetic line. (2)From the epicentre to the distant phase velocity of 220-780m/s, TEC motion occurs in the lower thermal zone of 420-780m/s, and large gravity waves and acoustic waves occur. 220-290m/s, the earthquake center is close to the ground, and the gravity wave is excited. The above results show that the ionospheric fluctuations are measured and combined to estimate the size of the ionospheric waves