CUTLASS Finland レーダー

3.1.2.2.1 エコーパワー、ドップラー速度、スペクトル幅

図3.11は、2002年2月12日0400UTから0600UTにFinlandレーダーの特別観測ビーム9で得られたエコー パワー、ドップラー速度、スペクトル幅のRTIプロットである。

0 30

Power (dB)

04⁰⁰ 04²⁰ 04⁴⁰ 05⁰⁰ 05²⁰ 05⁴⁰ 06⁰⁰ UT

04⁰⁰ 04²⁰ 04⁴⁰ 05⁰⁰ 05²⁰ 05⁴⁰ 06⁰⁰ UT

0 15 30 45 60 75

Range gate

0 15 30 45 60 75

Range gate

0 15 30 45 60 75

Range gate

0 15 30 45 60 75

Range gate

0 15 30 45 60 75

Range gate

0 15 30 45 60 75

Range gate

-500 0 500Velocity (ms) -1

Ground Scatter

0 350

Width (ms -1)

SUPERDARN PARAMETER PLOT

Hankasalmi

12 Feb 2002

Only you mode

Beam 9 0400 (043) to 0600 (043)

図3.11:2002^年2^月12^日0400UT^〜0600UT^{に得られた}Finland HFレーダーの特別観測ビーム9 におけるエコーパワー、ドップラー速度、スペクトル幅のRTI^{プロット。}

エコーパワーの観測結果 図3.11の上段においてカラーバーは0dBから30dBを30等分割してエコーパワー を表している。このエコーパワーにおいて特徴的なのは、多くのレンジからエコーが長時間観測されているこ とと、さらにレンジ番号の低いほうから高いほうへ時間ともにエコーパワーが遷移していくようなエコーが見

られることである。また、これらのエコーはレンジ20からレンジ30付近で周期的なエコーパワーの変動を見 せているが、Iceland Eastレーダーで得られた変動に比べ周期の長い変動であることがわかる。

ドップラー速度の観測結果 図3.11の中段においてカラーバーは-500m/sから500m/sを50等分割して速度を 表している。エコーパワーの周期的な変動にあわせて、ドップラー速度の方向が変わっているのがわかる。さら に、エコーパワーで見ることの出来た高緯度側へのエコーの遷移と同様に速度も時間と共に高緯度に遷移して いるのがわかる。また、地上観測点のIMAGE LYR上空に位置するレンジ37付近でもエコーは見られたが、周 期的な変動を見せたレンジはLYRよりも低緯度側であり、LYR上空のエコーはほとんど地上反射波であった。

スペクトル幅の観測結果 図3.11の下段においてカラーバーは0m/sから350m/sを25分割してスペクトル 幅を表している。このスペクトル幅で特徴的なのは、Iceland Eastレーダーで見られたのと同様に、エコーパ ワーとドップラー速度が周期的な変動を見せているレンジでは、高い値を示していることがあげられる。以上

のことから、FinlandレーダーではIceland Eastレーダーで観測された明瞭な脈動を見ることはできなかったが、

Iceland Eastレーダーが観測したエコー領域とは違う領域で、長周期の脈動を観測していることが判明した。

3.1.2.2.2 脈動現象の周波数

図3.12はFinlandレーダーで観測されたドップラー速度のRTIプロットであり、Iceland Eastレーダーで明瞭 SUPERDARN PARAMETER PLOT

Hankasalmi: vel

12 Feb 2002

Only you mode

-500 0 500

Velocity (ms-1)

Ground Scatter 04⁴⁰ 04⁴⁵ 04⁵⁰ 04⁵⁵ 05⁰⁰ 05⁰⁵ 05¹⁰

UT 10

20 30 40 50 60

Range gate

04⁴⁰ 04⁴⁵ 04⁵⁰ 04⁵⁵ 05⁰⁰ 05⁰⁵ 05¹⁰ UT

10 20 30 40 50 60

Range gate

Beam 9 0440 (043) to 0510 (043)

図3.12:Finland HFレーダーの特別観測ビーム9におけるドップラー速度のRTI^{プロット。時間幅} を0440UT^〜0510UTで表しており、縦軸はレンジ10^{からレンジ}60^{までを表している。}

な脈動成分が観測された0440UTから0510UTまでを示したものである。より細かく変動を見るためにカラー バーは−500m/sから500m/sを50等分割で表しており、縦軸もレンジ10から60までとなっている。この図

SUPERDARN PARAMETER PLOT

Hankasalmi: vel

12 Feb 2002

Only you mode

Beam 9, ranges 23 24 25 26 27 28

04⁴⁰ 04⁴⁵ 04⁵⁰ 04⁵⁵ 05⁰⁰ 05⁰⁵ 05¹⁰

UT

Velocity [50 (m/s)/div.]

図3.13:Finland HFレーダーの特別観測ビーム9におけるドップラー速度の時系列プロット。時間 幅は0440UT^から0510UTとなっており、下から順にレンジ3^{からレンジ}28^{までを表し} ている。

10² 10³ 10⁴ 10⁵ 10⁶ 10⁷ 10⁸

0.001 0.01 0.1

Finland HF radar Beam 9 FPE=8 Feb. 12, 2002

range 26 range 27

Frequency [Hz]

PSD [ (m/s) /Hz ]2

図3.14:^次数8^のBurg^{法によって求められた}Finland HFレーダーの特別観測ビーム9^{におけるレ} ンジ24^{からレンジ}27までのドップラー速度のパワースペクトル。時間幅は0455UT^か ら0502UT^{となっている。}

図3.13はレンジ23〜29の同時間帯における時系列データを示したものだが、ここでも長周期の脈動を確認

することができる。また細かい変動も数多く見られたが、Iceland Eastで見られたような明瞭な脈動は得られて いなかった。そのため、この細かい変動がIceland Eastレーダーで観測したような脈動のスペクトルピークを

持っているのかを調べるために、Iceland Eastレーダーと同様に、Burg法を用いて周波数スペクトルを求めた。

図3.14は、次数8のBurgを用いて、0455UT〜0502UTまでのレンジ26、27について周波数スペクトルを表 したものである。Iceland Eastレーダーで観測された16.4mHz〜19.7mHzの周波数帯を含む全ての周波数にお いて、明瞭なスペクトルピークは見られない。このため、Iceland Eastレーダーで観測された電離圏電場脈動が

Finlandレーダーでは観測されていないことがわかった。

3.1.2.2.3 グローバルスキャン観測

図3.15はFinlandレーダーで得られた0454UTから0503UTまでの1スキャン毎のグローバルスキャンのデー タを表示したものである。地理緯度、経度は図3.10と同じである。また、左上の赤い線で囲まれたグローバル

SUPERDARN PARAMETER PLOT

Hankasalmi: vel

12 Feb 2002

Only you mode

-500 0 500

Velocity (ms -1)

Ionospheric scat only

Geographic coordinates

0454 01s (043) 9.985 MHz

70 N

0 E 15 E

345 E

Geographic coordinates

0454 53s (043) 9.915 MHz

70 N

0 E 15 E

345E

Geographic coordinates

0455 46s (043) 9.950 MHz

70 N

0 E 15 E

345E

Geographic coordinates

0456 38s (043) 9.985 MHz

70 N

0 E 15 E

345E

Geographic coordinates

0457 30s (043) 9.985 MHz

70 N

0 E 15 E

345 E

Geographic coordinates

0458 23s (043) 9.980 MHz

70 N

0 E 15 E

345E

Geographic coordinates

0459 16s (043) 9.945 MHz

70 N

0 E 15 E

345E

Geographic coordinates

0500 08s (043) 9.940 MHz

70 N

0 E 15 E

345E

Geographic coordinates

0501 01s (043) 9.950 MHz

70 N

0 E 15 E

345 E

Geographic coordinates

0501 53s (043) 9.950 MHz

70 N

0 E 15 E

345E

Geographic coordinates

0502 46s (043) 9.945 MHz

70 N

0 E 15 E

345E Geographic coordinates

0455 03s (043) 10.395 MHz

70 N

0 E 15 E

345E

図3.15:Finland HFレーダーのステレオモードによって得られた、0454:01UT^から0502:46UT^ま でのグローバルスキャンデータプロット。一番左上の図は、比較のためにIceland East HF レーダーの0455:03UTにおけるグローバルスキャンデータプロットである。

スキャンのデータは0455UTにおけるIceland Eastレーダーのコモンモード観測によって得られたものである。

この図から、Finlandレーダーのエコー領域はIceland Eastレーダーのそれとは異なり、Iceland Eastレーダーで 観測されたエコー領域についてFinlandレーダーではほとんどエコーが得られていないことがわかった。

3.1.2.2.4 対流速度分布

SuperDARNでは、グローバルな電離圏対流の観測から電離圏における対流速度分布[Shepherd and Ruohoniemi, 2000]を10分ごとに作成している。図3.16は、0450UTから0500UTにおける北半球での対流速度分布であ る。青丸で示す領域はIceland EastレーダーによってPc3-4脈動が観測されたエコー領域である。 この図から、

12 Feb 2002

0 m/s

2000 2000 m/s

-0

3

-03

-03

-09 -09

-09

-09

-15 -15

-15

-21 -21 -27

03

03 09

図3.16:SuperDARNによる北半球極域地方における対流速度分布[Shepherd and Ruohoniemi, 2000]^。

Proton Auroral Image Electron Auroral Image Auroral Image by IMAGE satellite

図3.17:IMAGE衛星によって観測された、2002^年2^月12^日0501UT付近での、北半球極域地方 のオーロライメージ。左側はプロトンオーロラ、右側はエレクトロンオーロラを示して いる。

Pc3-4脈動が観測されたエコー領域は電離圏対流における地球磁気圏尾部方向からのリターンフローの領域に

対応していることがわかった。これは、観測されたPc3-4脈動が磁気圏内、すなわち閉磁力線領域内で起こっ

た現象であることを示唆している。さらに、図3.17はIMAGE衛星によって観測された0500UT付近における 電子およびプロトンのオーロラ画像である。白丸で示す領域がIceland EastレーダーによってPc3-4脈動が観 測されたエコー領域である。この図から、Iceland Eastレーダーにより観測されたPc3-4脈動はオーロラオーバ ルよりも高緯度側での現象であることがわかった。

ドキュメント内 本文 総合研究大学院大学学術情報リポジトリ 甲761 本文 (ページ 38-43)