平成22（2010）年度　一般研究２実施報告書

課題番号	22−共研−2011		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	地上観測データとGPS衛星観測データの統合によるプラズマ圏密度全球分布推定
フリガナ 代表者氏名	カワノ　ヒデアキ 河野　英昭				ローマ字		KAWANO HIDEAKI
所属機関	九州大学
所属部局	大学院理学研究院・地球惑星科学部門
職　　名	准教授
配分経費	研究費	0千円		旅　費		0千円		研究参加者数		4　人

研究目的と成果（経過）の概要

地球のまわり、電離層の外側には、プラズマ圏と呼ばれる領域が広がっている。この領域は、地球磁力線に沿って電離層から流れ出したプラズマによって満たされている。このプラズマ圏のダイナミックな変動の様子を調べる事は磁気圏物理の重要なトピックであり、その為に、プラズマ圏プラズマの密度の３次元分布を知る事は重要である。
その密度分布を知る為の方法の一つに、GPS−TECのデータを使用する方法がある。GPS（Global Positioning System）衛星は、現在全30機 同時運用されており、地球に向けて電波を送っている。それを地上の観測点で受信すると測位が出来るが、それ以外にも、衛星−観測点を結ぶ線上でのプラズマ電子密度の積分量：TEC（Total Electron Contents）を求められる。
一方、別の方法として、地上での磁場観測データを使う方法もある。すなわち、地球磁力線が振動するとそれを地上磁力計で観測する事ができ、その振動の周波数（以下fとする）は磁力線の「重さ」、すなわち「磁力線に沿ってプラズマ質量密度を積分した値」（この量を以下Mとする）に反比例するので、磁力計で観測したfからMが推定できる。
以上の２種のデータが与えるのは、求めたい3次元プラズマ密度分布に対して、異なる方向に沿っての積分値である。すなわち、GPS-TEC データでは衛星と受信機間の線上の積分値、地上磁場観測データでは地球磁力線沿いの積分値である。そこで、本研究では、「fのデータセットとGPS−TECデータセットを組み合わせて、両データの特性を生かしたトモグラフィー的手法によってプラズマ圏プラズマ密度３次元分布を推定する」方法を開発することを目的とする。
本研究は2008年度からの継続研究である。本年度終了までに、fのデータをGPS−TECのデータと統合する方法について本研究の共同研究者と議論し、その具体的な計算方法を確定した。そして、簡単な双子実験によってその有効性の最初のテストを行った。結果はその有効性を示唆するものであった。

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）

現在までに以下の口頭発表を行った。
河野英昭、地上観測データとGPS衛星観測データの統合によるプラズマ圏密度全球分布推定に向けて、JST/CREST(データ同化)及び統計数理研究所共同研究による第2回データ同化研究ワークショップ、統計数理研究所、2008年12月12日。
Kawano, H., Toward monitoring the 3D distribution of plasmaspheric plasma density by combining ground-based data and GPS-satellite data, Workshop on large-scale field-aligned current systems and associated processes in the magnetosphere and ionosphere, Institute of Statistical Mathematics, July 14-15, 2009.
河野英昭、才田聡子、上野玄太、樋口知之、中野慎也、湯元清文、Toward estimating the plasmaspheric plasma density by combining ground-magnetometer data and GPS-TEC data, 日本地球惑星科学連合2010年大会、幕張メッセ国際会議場、2010年5月23〜28日。
河野英昭、才田聡子、上野玄太、樋口知之、中野慎也、湯元清文、MAGDAS/CPMNグループ、Toward estimating the plasmaspheric plasma density by data integration of ground magnetic field and GPS TEC、地球電磁気・地球惑星圏学会 第128回総会及び講演会、沖縄県市町村自治会館、2010年10月30日〜11月3日。
河野英昭、地上磁場観測とGPS TECのデータ統合によるプラズマ圏密度推定に向けて、第3回データ同化研究ワークショップ、統計数理研究所、2010年11月26日。
河野英昭、才田聡子、上野玄太、樋口知之、中野慎也、湯元清文、Toward estimating the plasmaspheric plasma density by using both the field-line resonance and the TEC、第34回極域宙空圏シンポジウム、国立極地研究所、2010年12月2〜3日。

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。

研究参加者一覧
氏名	所属機関
上野　玄太	統計数理研究所
中野　慎也	統計数理研究所
樋口　知之	統計数理研究所