科学研究費補助金「国際先導研究」
国際地上観測網と人工衛星観測・モデリングに基づく
ジオスペース変動の国際共同研究
(PBASEプログラム)

International joint research of geospace variability
by combining multi-point ground and satellite observations and modeling
(PBASE program)

公募情報

研究概要

地球のまわりの宇宙空間(ジオスペース)とそれにつながる超高層の地球の大気は、国際宇宙ステーションや測位・通信衛星が飛翔し、人類の宇宙利用のために広く使われている空間です。この領域は、太陽から常に吹き付けている高速プラズマ流(太陽風)や、気象現象など対流圏の変動から伝わってくる大気波動によって、常に大きく変動しています。地球規模で発生するジオスペースの変動を理解し、その変動を予測していくためには、国際共同による研究観測が必須です。本研究では、日本が保有する世界に他に類を見ないジオスペース・超高層大気の国際地上多点ネットワーク観測網と、ジオスペースを飛翔する日本や欧米の最新の科学衛星による観測、グローバルなモデリングを組み合わせ、ジオスペース変動研究とその予測のさらなる国際化・高度化をはかり、安全・安心な宇宙利用に貢献します。また、若手研究者や大学院生を本研究に参加させることにより、地上観測・衛星観測・モデリングを組み合わせた研究を通して将来のジオスペース研究開発の中核を担う研究者・技術者を育成するとともに、この分野の国際共同研究の中長期的な発展につなげていきます。

研究概要

研究手法

ジオスペースの研究手法には、地上からのリモートセンシングと人工衛星による直接観測があります。地上観測は各種の物理量のモニタリングを可能にしますが、遠方からのリモートセンシングであるために計測にはさまざまな制約があります。一方、人工衛星はその場のプラズマや電磁場を直接計測できますが、一つの場所にとどまっていることができないので、時間変化と空間変化を区別することができません。ジオスペースの変動を理解するためには、この両者を組み合わせて総合的な計測を行うとともに、数値シミュレーションなどのモデリングを組み合わせて観測の不足を補い定量的な評価を行うことが求められていますが、そのような研究は、人的資源の不足や多種多様なデータを統合的に扱うことの難しさから、これまで十分に行われていませんでした。

地上からのリモートセンシングと人工衛星による直接観測

本研究の提案主体である名古屋大、京都大、九州大、国立極地研究所のグループは、世界で他に類を見ないグローバルで総合的なジオスペースの国際地上観測ネットワークを有し、これを運用しています。本研究では、この国際地上観測ネットワークを日本側の柱として、海外共同研究者(Co-I)のStolle教授(ドイツ)を中心として欧州宇宙機関ESAが運用している電離圏探査衛星(Swarm)、海外Co-IのKistler教授(米国)を中心として米国航空宇宙局NASAやESAが運用しているジオスペース探査衛星(RBSP, MMS, FAST, Cluster)、JAXAが打ち上げて運用しているジオスペース探査衛星(ERG)などの人工衛星観測と、海外Co-IのLu博士(米国)を中心として米国で開発されている熱圏電離圏モデル(TIEGCM)、日米共同で開発されてきた放射線帯粒子モデル(RAM)などのモデリングを組み合わせる国際共同研究を推進します。これにより、地上・衛星観測、モデリングの三位一体の研究を通してジオスペース変動の理解と予測を推進するとともに、安全・安心で持続的な宇宙開発・宇宙利用に貢献していきます。

国際地上観測ネットワーク

国際人材育成

本研究では、新たに雇用するポスドク研究者を含む多数の若手研究者・大学院生が参加する予定です。さらに本予算を使って、博士後期学生を新たに研究アシスタントやリサーチフェローとして雇用・委嘱することで、経済負担の心配なく博士後期課程の研究に専念できるようにして、若手の研究人材を増やしていきます。これらの若手研究者や大学院生が海外Co-Iや海外研究協力者の研究機関に滞在することで、地上のみならず衛星観測とモデリングという異なる視点から研究課題にアプローチできる広い視野を持って自立した研究者を育成します。また若手研究者や大学院生を海外でのフィールド観測に参加させることにより、フィールド観測を武器とした研究者を育てます。また国際組織SCOSTEP等と連携し、定期的に国際スクールを開催して国際的な人材の発掘と育成を行います。さらに日本から派遣するだけでなく、関連海外機関に所属している大学院生や若手研究者の日本への招聘も行い、将来の国際共同研究の礎とします。

海外派遣・招へい

研究者

traveler name affiliation position dates of travel destination short report or photo
Kirolosse GIRGIS Kyushu University early-career staff Apr. 3 - May 6, 2023 Egypt
Tsurutani, B. T. former NASA Jet Propulsion Laboratory senior staff Jun. 23 - Jul. 1, 2023 ISEE, Nagoya University
Prayitno Abadi National Research and Innovation Agency (BRIN) early-career staff Jun. 26, 2023 - Jun. 25, 2024 ISEE, Nagoya University
Mizuki Fukizawa National Institute of Polar Research early-career staff Aug. 24 - Sep. 7 ,2023 Tromsoe and Skibotn, Norway, Kilpisjarvi, Finland report
Khan-Hyuk Kim Kyung Hee University senior staff Sep. 1 - Dec. 28, 2023 ISEE, Nagoya University
Suman K. Das Leibniz Institute of Atmospheric Physics early-career staff Oct. 30 - Dec. 2, 2023 Kyoto University report
Facundo Poblet Rostock University early-career staff Oct. 6 - Nov. 27 ,2023 Kyushu University report


大学院生

traveler name affiliation position dates of travel destination short report or photo
Momoka Matsuoka Nagoya University student Oct. 3 - 13 ,2023 Kilpisjarvi, Sodankyla, Rovaniemi in Finland; Tromsoe, Skibotn in Norway report
Ardra K.P. University of Warwick student Jun. 10 - Aug. 21, 2023 ISEE, Nagoya University report
Akari Nagatani Nagoya University student Jun. 19-29, 2023 University of New Hampshiere, Durham, NH report(日)
report(日+英)
Manu Verghese Institute of Space Sciences, Shandong University, Weihai, Chaina student Oct.1 - Dec.29, 2023 ISEE, Nagoya University
Akshay Shivaji Patil Sanjay Ghodawat University, Kolhapur, India student Oct.2 - Dec.29, 2023 ISEE, Nagoya University
Kshitiz Upadhyay Physical Research Laboratory, Ahmedabad, India student Oct.1 - Dec.29, 2023 ISEE, Nagoya University report
Lalitha G Krishnan Space Physics Laboratory, VSSC, India student Oct.1 - Dec.29, 2023 ISEE, Nagoya University
Rajesh Kumar Barad Indian Institute of Geomagnetism, India student Nov. 26, 2023 - Feb. 20, 2024 ISEE, Nagoya University
George Ochieng Ondede The Technical University of Kenya student Jan.10 - Mar.29, 2024 ISEE, Nagoya University
Tomotaka Tanaka National Institute of Polar Research student Nov. 19 - Dec. 1, 2023 Tromsoe, Norway report
Florian Guenzkofer Institute for Solar-Terrestrial Physics student Sep. 2 - Nov. 29, 2023 Kyushu University report

国内・海外フィールド観測

研究者

traveler name affiliation position dates of travel destination short report or photo
Kazuo Shiokawa Nagoya University Professor Aug. 26 - Sep. 2, 2023 Nain, Canada report
Kazuo Shiokawa Nagoya University Professor Sep. 7 - 16, 2023 Athabasca, Canada report


大学院生・学部生

traveler name affiliation position dates of travel destination short report or photo
Taiki Kikuchi Nagoya University student Aug. 26 - Sep. 2, 2023 Nain, Canada report
Saki Morita Nagoya University student Aug. 26 - Sep. 2, 2023 Nain, Canada report
Yuri Ito University of Electro-Communications student Aug.28 - Sep.10, 2023 Tromsoe Norway, Kiruna Sweden report(日+英)
CHEN, Liwei Nagoya University student Sep. 7-16, 2023 Athabasca, Canada report
Rei Sugimura Nagoya University student Sep. 7-16, 2023 Athabasca, Canada report
Masaki Gomi Nagoya University undergraduate student Sep.28 - 30, 2023 Kagoshima, Japan report
Yuto Hotta Nagoya University undergraduate student Sep.28 - 30, 2023 Kagoshima, Japan report
Taiki Kikuchi Nagoya University student Sep.28 - 30, 2023 Kagoshima, Japan report
Saki Morita Nagoya University student Sep.28 - 30, 2023 Kagoshima, Japan report
Lalitha G Krishnan Space Physics Laboratory, VSSC, India student Oct.16, 2023 Shigaraki, Japan report
Manu Verghese Institute of Space Sciences, Shandong University, Weihai, Chaina student Oct.16, 2023 Shigaraki, Japan report
Kshitiz Upadhyay Physical Research Laboratory, Ahmedabad, India student Oct.16, 2023 Shigaraki, Japan report
Akshay Shivaji Patil Sanjay Ghodawat University, Kolhapur, India student Oct.16, 2023 Shigaraki, Japan report

実施方法(観測・データベース)

4. データベース・解析ツール

本研究で得られる地上多点観測ネットワークのデータは、大学間連携事業IUGONETやERGサイエンスセンターを通じて世界に公開され、国際共同研究を奨励します。

スケジュール

本プログラムは2022年12月に採択されており、2022年度から2028年度の7年間の計画です。地上観測は、既存の観測ネットワークの運用を維持・継続し、人工衛星観測との連携をはかります。EISCAT_3Dレーダーは2023年前半から稼働を開始し、1年後に定常運用に移行します。このレーダーが動き始めた2年目の冬と3年目の冬、及び太陽活動の極大が予想される2025年の冬に、集中キャンペーン観測を行います。人工衛星群はすでに打ち上げられており、運用が続いています。これらの衛星に障害が発生した場合においても、これまでの観測データや他の衛星との連携により成果を達成します。グローバルモデルは来年度にかけて事前調整を行った後、観測との比較を行ってモデルに検証と改良を行い、グローバルなジオスペース変動の再現と定量把握をおこないます。これらの地上ー衛星-モデリングの共通データベースの構築と全データの統合解析ツールの開発を進めていきます。

PBASEプログラム スケジュール

メンバー

研究代表者

塩川和夫 名古屋大学・教授

1990年東北大学大学院理学研究科地球物理学専攻修士課程修了。 同年、名古屋大学太陽地球環境研究所(現・宇宙地球環境研究所)助手。1994年博士(理学)取得(名古屋大学)。1996-1997年ドイツ・マックスプランク研究所客員研究員、1999年名古屋大学助教授、2008年より現職。専門はオーロラや夜間大気光の光学観測・電磁場計測を通した地球周辺の宇宙空間の観測的研究。本プログラムでは全体の統括、光学・電磁場計測器による地上多点観測と衛星・モデリングとの連携を推進します。

塩川和夫 名古屋大学・教授

研究分担者

三好由純名古屋大学・教授

あらせ衛星観測と地上観測、放射線帯粒子モデリングの連携、データベース構築や統合解析ツール開発を推進します。

小川泰信国立極地研究所・教授

極域ジオスペース・超高層大気の大型レーダー観測とモデリング・衛星観測の連携、データベース構築を推進します。

横山竜宏京都大学・准教授

MUレーダー・赤道大気レーダーによる中低緯度超高層大気の大型レーダー観測とモデリング・衛星観測の連携、データベース構築を推進します。

吉川顕正九州大学・教授

中低緯度電離圏の地上多点観測と衛星観測・広域結合モデリングの連携、データベース構築を推進します。

     

謝 怡凱京都大学・講師

計算機シミュレーションによる磁気圏・超高層大気高エネルギー粒子モデリングと衛星観測の連携、データベース構築を推進します。

海外Co-I

Lynn KistlerUniversity of New Hampshire, USA

磁気圏衛星Van Allen Probes, MMS, Clusterとの連携を推進します。

Gang LuHigh Altitude Observatory, USA

熱圏電離圏モデルであるMAGE/TIEGCMモデリングとの連携を推進します。

Claudia StolleLeibniz Institute of Atmospheric Physics, Germany

電離圏衛星Swarmやヨーロッパ地域での地上観測との連携を推進します。

研究協力者(承継職員)

大塚雄一名古屋大学・准教授

GNSS受信機網による電離圏の観測やデータベース構築を推進します。

西谷望名古屋大学・准教授

大型短波レーダーによる電離圏の観測を推進します。

能勢正仁名古屋市立大学・教授

地磁気観測網による磁気圏や電離圏の観測を推進します。

大山伸一郎名古屋大学・講師

EISCATレーダーや光学観測網による電離圏・超高層大気の観測を推進します。

片岡龍峰国立極地研究所・准教授

極域での光学・電磁場観測網による電磁気圏・超高層大気の観測を推進します。

山本衛京都大学・教授

MUレーダー・赤道大気レーダーによる中低緯度超高層大気の大型レーダー観測や電離圏モデリングを推進します。

Huixin Liu九州大学・教授

超高層大気の衛星観測と地上観測・モデリングとの連携を推進します。

研究協力者 (PBASE研究アシスタント)

伊集院拓也九州大学・PBASE研究アシスタント

劉 鵬京都大学・PBASE研究アシスタント

Farhan Naufal Rifqi九州大学・PBASE研究アシスタント

研究協力者(任期付き職員・大学院生)及び海外研究協力者

研究成果論文・発表リスト

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