平成26（2014）年度　一般研究２実施報告書

 

課題番号

26−共研−2010

分野分類

統計数理研究所内分野分類

a

主要研究分野分類

4

研究課題名

地球電離圏及びプラズマ圏における時空間変動のモデリング・推定手法の開発

フリガナ

代表者氏名

ナカノ シンヤ

中野 慎也

ローマ字

Nakano Shin'ya

所属機関

統計数理研究所

所属部局

モデリング研究系

職　　名

助教

配分経費

研究費

40千円

旅　費

50千円

研究参加者数

4　人

 

 

研究目的と成果（経過）の概要

電離圏は電離した気体が中性の気体と共存する地上高度80kmから1000km程度の領域である．また，プラズマ圏はそれより上層の高度20000km程度までの領域で，地球の自転とともに回転する低温のプラズマで満たされている．電離圏やプラズマ圏の状態は太陽活動や下層大気の影響により，刻一刻と変化しており，電波通信や人工衛星の運用に大きな影響を与えうる．そのため，電離圏やプラズマ圏の状態の把握，予測は重要な課題となっている．
現在，電離圏の状態を常時把握するために，イオノゾンデ観測や，大気光観測，GPS衛星などの測位衛星を用いた全電子数観測など，様々な手段による観測が行われている．特に，全電子数観測は，日本上空や米国上空などにおいて空間的に高密度な観測網が展開されており，電離圏の電子密度分布などについての詳細な情報が常時取得できるようになってきている．プラズマ圏に関しても，電波観測や地上磁場観測，測位衛星による全電子数観測のデータが利用可能である．しかし現状では，このような様々な観測データを電離圏，プラズマ圏の変動予測に活用できる段階には至っておらず，多様な観測データを活用した実用的な状態推定・予測手法の開発が希求されている．そこで本研究では，将来的に電離圏，プラズマ圏の短期的予測を行う技術の確立することを目指して，電離圏，プラズマ圏の時間発展過程のモデリング手法の検討・開発を行うとともに，そのモデルを活用した電離圏，プラズマ圏の精度よい状態推定手法の開発を試みている．
今年度は，統計数理研究所，京都大学で1回ずつ，計2回の打ち合わせを行った．プラズマ圏のプラズマ空間構造を決めるパラメータを最尤法で推定する方法を開発し，プラズマ圏のヘリウムイオンの3次元的な分布がある程度推定できるようになった．また，国際宇宙ステーションに設置されたカメラで観測されている電離圏，プラズマ圏からの散乱光データをもとに酸素イオンの分布を調べるため，太陽からの入射光と観測される散乱光強度との関係をモンテカルロ法で計算するモデルの開発にも着手した．

 

当該研究に関する情報源（論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等）

S. Nakano, M.-C. Fok, P. C. Brandt, and T. Higuchi, "Estimation of the helium ion density distribution in the plasmasphere based on a single IMAGE/EUV image", J. Geophys. Res., v. 119, pp. 3724-3740, doi:10.1002/2013JA019733, 2014.

S. Nakano, M.-C. Fok, P. C. Brandt, and T. Higuchi, "Estimation of temporal evolution of the helium plasmasphere based on a sequence of IMAGE/EUV images", J. Geophys. Res., v. 119, pp. 3708-3723, doi:10.1002/2013JA019734, 2014.

中野慎也, M.-C. Fok, P. C. Brandt, 樋口知之, "Inversion method for estimating the helium ion density distribution in the plasmasphere based on IMAGE/EUV data", 日本地球惑星科学連合2014年大会, 横浜, 2014年4月.

S. Nakano, M.-C. Fok, P. C. Brandt, and T. Higuchi, "Estimating the latitudinal dependence of plasmaspheric helium ion density based on data assimilation of the IMAGE/EUV data", 第136回 地球電磁気・地球惑星圏学会講演会, 松本, 2014年10月.

齊藤昭則, "GPSと光学観測による電離圏内の積分量データの利用", 統計数理研究所共同研究集会「電離圏・磁気圏モデリングとデータ同化」, 統数研, 2015年1月．

中野慎也，Mei-Ching Fok, Pontus C. Brandt, 樋口知之, "プラズマ圏の密度緯度分布パラメータの最尤法による推定", 統計数理研究所共同研究集会「電離圏・磁気圏モデリングとデータ同化」, 統数研, 2015年1月．

研究会を開催した場合は、テーマ・日時・場所・参加者数を記入してください。

特になし．

 

研究参加者一覧

氏名

所属機関

秋谷 祐亮

京都大学

齊藤 昭則

京都大学

穂積 裕太

京都大学