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# 研究課題



HF加熱による電離圏擾乱のMUIR観測

HF加熱によって増加したイオンおよびプラズマラインの観測を MUIR (Modular UHF Ionospheric Radar; 2005年にアラスカ州HAARP実験場に設置) で実施しています。これらの実験データには 電離圏密度や温度の情報が含まれており、その推定にとってとても重要なものです。

例
2005年2月4日に実施された 4.1 MHzのHF加熱によって増加した upshifted plasma line の時間変化(上図)とそのスペクトル密度の時間変化(下図)。






Related publication

  • Oyama, S., B. J. Watkins, F. T. Djuth, M. J. Kosch, P. Bernhardt, and C. J. Heinselman, Persistent enhancement of the HF pump-induced plasma line measured with a UHF diagnostic radar at HAARP, J. Geophys. Res., 111, A06309, doi:10.1029/2005JA011363, 2006.


高緯度域における中間圏-熱圏-電離圏力学結合
電波・光学技術を応用した超高層観測装置および地球観測衛星でとらえられたデータや、 シミュレーション計算データを用いて、オーロラ活動・地磁気活動を伴う 極域中間圏・熱圏・電離圏ダイナミクス（鉛直風、大気重力波など）について研究しています。

例
電離圏電流の増加による加熱が引き起こす熱圏大気の上下運動：

上図：ソンドレストロームISレーダーで観測された電場の時間変動
下図：熱圏大気速度の鉛直成分(黒線)と加熱率(カラー)の高度・時間変動

電場強度が増加し加熱率が上昇している時間帯に、高度115km付近の鉛直運動速度が上向きに増加しています。 高度115km以上の鉛直速度はかなり複雑に変動しています。 高度110km未満の速度は加熱現象とは無関係に変動しているようです。


関係する研究論文

  • Oyama, S., S. Nozawa, S. C. Buchert, M. Ishii, S. Watari, E. Sagawa, W. Kofman, J. Lilensten, and R. Fujii, Effects of atmospheric oscillations on the field-aligned ion motions in the polar F-region, Ann., Geophysicae, 18, 1154-1163, 2000.
  • Oyama, S., M. Ishii, Y. Murayama, H. Shinagawa, S. C. Buchert, S. Nozawa, R. Fujii, and W. Kofman, Generation of atmospheric gravity waves associated with auroral activity in the polar F region, J. Geophys. Res., 106, 18,543-18,554, 2001.
  • Fujii, R., S. Oyama, S. C. Buchert, S. Nozawa, and N. Matuura, Field-aligned ion motions in the E and F region, J. Geophys. Res., 107, 10.1029/ 2001JA900148, 2002.
  • Oyama, S., S. Nozawa, S. Maeda, Y. Murayama, R. Fujii, and H. Shinagawa, Field-aligned ion motions in the polar E-F transition region: Mean characteristics, J. Geophys. Res., 108(A8), 1334, doi:10.1029/2003JA009830, 2003.
  • Shinagawa, H., S. Oyama, S. Nozawa, S. C. Buchert, R. Fujii, and M. Ishii, Thermospheric and ionosphric dynamics in the auroral region, Advances in Space Research, 31(4), 951-956, 2003.
  • Oyama, S., B. J. Watkins, S. Nozawa, S. Maeda, and M. Conde, Vertical ion motions observed with incoherent-scatter radars in the polar lower ionosphere, J. Geophys. Res., 110, A04302, doi:10.1029/2004JA10705, 2005.
  • Oyama, S., B. J. Watkins, S. Maeda, and J. Watermann, Application of a new beam configuration to estimate lower thermospheric vertical velocities at high latitudes with mono-static incoherent-scatter radars, Radio Sci., 40, RS4005, doi:10.1029/2004RS003205, 2005.
  • Oyama, S., B. J. Watkins, S. Maeda, H. Shinagawa, S. Nozawa, Y. Ogawa, A. Brekke, C. Lathuillere, and W. Kofman, Generation of the lower-thermospheric vertical wind estimated with the EISCAT KST radar at high latitudes during periods of moderate geomagnetic disturbance, accepted for publication in Ann. Geophysicae, 2008.


イオン温度で見る磁気圏ー電離圏結合
磁気圏ー電離圏結合の一つであるイオン温度の時間的・空間的変動を研究しています。

参考
トロムソ（ノルウェー）に設置されている巨大電離圏観測レーダーがとらえたイオン温度データ を用いた統計解析結果によると、高度300-500kmでは、太陽活動が活発な時期の夏の夜間（24LT)は 昼間よりイオン温度が高いことが分かります。しかし冬には時間による違いはありません。 今まで昼間のイオン温度の方が高いと考えられていましたので、本解析結果は今までの常識に 一石を投じる可能性があります。



For summer case, the ion temperature at 24 LT above 400 km is obviously higher than at 14 LT with larger differences than the statistical standard deviations. The difference increases with height. Since our statistical analysis shows that daily variations with a minimum value around 14 LT and a maximum value around 24 LT are dominant for the mean ion temperature in the upper F region, one can find higher ion temperature at any daytime than at night.

For winter case, however, no significant differences in the mean value and the statistical standard deviation at each height.

The ion temperature at 14 LT has a peak at 187 km for both seasons with temperature difference of about 390 K between two values at 14 and 24 LT. This is, however, an artificial peak because of the ion composition ratio for IS spectrum analysis has no daily variations, which cause overestimation in daytime values and underestimation in night values for the Tromso ISR.

関係する研究論文

  • Oyama, S., C. Lathuillere, S. Maeda, and B. J. Watkins, Summer-winter dependences of day-night differences in the ion temperature in the polar upper F region, Geophys. Res. Lett., 31, L05806, doi:10.1029/2003GL018820, 2004.