超高層大気が寒冷化する様子を，33年間の大型レーダー観測から解明 研究活動 | 研究／産学官連携

成 26 9 月 26 日

名古屋教育記者会各社 殿

超高層大気 寒冷 様子を ₃₃ 年間 大型 観測 解明

情報 ム研究機構 国立極地研究所 極地研 所長：白石

い

和行

ゆ

泰 信准教授 古屋大学太陽地球環境研究所 所長：松見 豊

ゆた

澤悟徳准教授等 研究 プ ₃₃ 年間 わた 欧 非干渉散乱 _EISCAT 観測

を独自 手法 解析 こ 超高層大気 ※₁ 寒冷 様子を定

的 明 た

地球温暖 超高層大気 寒冷 こ モ 計算 予想さ い た こ 観測 基 く寒冷 程度 モ 計算 予測値 大

違い 生 い 状況 た 本研究 _EISCAT 詳細 解

析 精度 高い温度 長期変動分布を 出 た結果 極域 超高層大気 ₁年 あた 約_1.4度 温度低 起 い こ 分 た こ 結果 超高層 大気 寒冷 最新 モ 計算結果 も整合 的 生 い こ を示 い

地表面 比べ ₁₀ 倍以 も大 変 を 超高層大気 温度 長期変動を 充分 調査 いくこ 超高層を飛翔 多く 人工衛星軌道 正確 予測 や 地球温暖 進行を予測 要 あ こ を こ 研究 示 い

こ 成果 ₂₀₁₄年₉月₂日発行 Geophysical Research Letters^{誌 掲載さ}

た 本研究 極地研 プ ェ 研究 _EISCAT び 地

拠点観測 基 く 極圏超高層 中層大気 国際共 研究 一環 実施さ た

超高層大気 寒冷 様子を ₃₃ 年間 大型 観測 解明

概要

情報 ム研究機構 国立極地研究所 極地研 所長：白石

い

和行

ゆ

泰信准 教授 古屋大学太陽地球環境研究所 所長：松見 豊

ゆた

澤悟徳准教授等 研究 プ ₃₃ 年間 わた 欧 非干渉散乱 _EISCAT 観測 を独自 手 法 解析 こ 超高層大気 ※₁ 寒冷 様子を定 的 明

た

地球温暖 超高層大気 寒冷 こ モ 計算 予想さ い た こ 観測 基 く寒冷 程度 モ 計算 予測値 大 違い

生 い 状況 た 本研究 _EISCAT 詳細 解析 精度

高い温度 長期変動分布を 出 た結果 極域 超高層大気 ₁年あた 約_1.4度 温度低 起 い こ 分 た こ 結果 超高層大気 寒冷 最新 モ 計算結果 も整合的 生 い こ を示 い 地表面 比べ ₁₀ 倍以

も大 変 を 超高層大気 温度 長期変動を充分 調査 いくこ 超高 層を飛翔 多く 人工衛星軌道 正確 予測や 地球温暖 進行を予測

要 あ こ を こ 研究 示 い

こ 成果 ₂₀₁₄年₉月₂日発行 Geophysical Research Letters^{誌 掲載さ た}

本研究 極地研 プ ェ 研究 _EISCAT び 地 拠点観測 基 く

極圏超高層 中層大気 国際共 研究 一環 実施さ た

イン

熱収支 ン 地球温暖 伴 超高層大気 寒冷 こ 理論的 予想さ い

超高層大気 長期観測 基 く解析結果 モ 計算 寒冷 予測値 大 違い 生 い 状況 あ た

精度 高い電 圏温度 長期変動分布を 出 た結果 極域 超高層大気 1年あた 約 1.4度 温度低 起 い こ を明 た

こ 電 圏温度変 特 最新 モ 計算結果 も整合性 あ こ 分 た 超高層大気温度 長期変動 調査 超高層を飛翔 多く 人工衛星軌道 正確 予

測や 地球温暖 進行を予測 こ も役立 可能性を示 い

背景

大気中 温室効果ガ 増 地表面 温暖 を引 起こ 共 中層 超高層大 気 _※1 寒冷 を生 こ 分 あ 過去 モ 計算 温室効果

ガ あ _CO2 濃度 ₂倍 増 熱圏 ₅₀度 中間圏 も₁₀ 度ほ 温度低 生 中性大気密度 ₄₀－_50%減少 見積も た 文 献 ₁ こ う 中層 超高層大気 大 変 実際 存在 う 人工衛星 や各種電波 光学観測機器を用い 過去₂₀年間 わた 調べ 直 接的あ い 間接的 証拠 見 あ う 電 圏 _※1 電 気体 イオン 温度 以 電 圏温度 長期変動を直接調べ ₃₀年間以 長期 間運用を い 非干渉散乱 強力 観測手段 挙

を用いた解析結果 モ 計算結果 大 隔た あ 現状 た 要因 1 ^{超高層大気 温度 長期的 変動} 30^{年間 数} 10 ^{度程度 見積も}

対 太陽活動 影響 短期的 変動 数年 数 ₁₀₀ 度 も こ や ₂ 各 持 長期変動 値 比べ 大 いこ ₃ 年々進 観測手法 対

長期間 統一 た を作成 こ 困 こ 挙 こ

問題点を克服 た 本研究 ム 欧 非干渉散乱 _EISCAT 長期間 べ 再整備 得 物理 質を極限 解析手法 開発を

進 た

研究の内容

本研究 日本も 盟 _EISCAT科学協会 所 う 過去₃₃年間

1981^年10^月 2013^年5^{月 わた 観測を た}EISCAT UHF

ムソ ノ ェ 図 ₁ を用い 極域 電 圏温度 長期 ン 傾 向 解析を実施 た こ 解析 ₃₀年間 わ 数₁₀度 見積も 温度変

ン を正確 出 こ 求

い 一因 影響を除い

長時間 ₁時間 積分を行うこ 電 圏温度 個々 大 さ ₁₅度未 満 う 精度 非常 高い₃₃年間分 を構築 た

を基 た電 圏温度 長期分布 図₂ 太陽活動や太陽 頂角 地磁気活動 影響 大 く含 い こ 地磁気活動度 低い期間

い 太陽活動や太陽 頂角 依存 成分を抽出 差分を取 こ 太陽活動 影響を取 除いた電 圏温度 長期 ン 出 成 た

得 た電 圏温度 長期 ン 高度_{320 km} い ₁年あた 約_1.4度

温度低 寒冷 あ こ 明 た 図 ₃ こ ン 高さ

特 異 高度₃₅₀～_{400 km} 温度低 割合 さく 高度_{400 km}以 温

度 昇 温暖 替わ 図₄ さ 太陽活動度 指標 ₃ 指数 を用い 解析を実施 た も 様 温度 ン を示 こ を

明 た え 朝側 方側 べ 時間帯 い 様 寒

冷 高度₂₂₀～_{400 km} 温暖 高度_{420 km}以 ン 分布を示 こ 判明

た 図 ₅ こ う 電 圏温度 長期 ン 特 最新 大気大循環モ 予想さ い た 文献₂ 観測事実 得 た 本研究 初

参考文献：

文献₁： Roble, R. G., and R. E. Dickinson (1989), How will changes in carbon dioxide and methane modify the mean structure of the mesosphere and lower thermosphere?, Geophys. Res. Lett., vol. 16, 1441–1444.

文献₂： Qian, L., J. Laštovička, R. G. Roble, and S. C. Solomon (2011), Progress in

observations and simulations of global change in the upper atmosphere, J. Geophys. Res., vol. 116, A00H03, doi:10.1029/2010JA016317.

成果の意義

今回明 た超高層大気 温度変動 長期 ン 地表面 比べ ₁₀倍以 も大 変動を示 た 地球温暖 進行を予測 も役立 考え

因果関係を含 定 的 調査や理解 未 不十分 あ 更 研究 必要

た 今後 _{EISCAT_3D} 計画 代表さ 最新 非干渉散乱 設置さ

得 本研究用 作成 た_EISCAT を 機的 組

合わ た調査を行うこ 超高層を飛翔 多く 人工衛星 軌道予測 精度向 期

用語説明

※₁ 地球大気 気温 高さ分布 ₄ 層 分 順 対流圏 ₀－ 約_{10 km} 成層圏 約₁₀－_{50 km} 中間圏 約₅₀－_{80 km} 熱圏 約₈₀－_{1000 km} 呼

さ 中間圏 熱圏 高度 紫 線や降 粒子 影響 大気 電

電 圏 呼 領域 約₆₀－_{1000 km} も存在 こ う 大気 鉛直構造 最

層 あた 領域 中間圏 熱圏や電 圏 さ 大気 を含 を 超高層大気 呼ぶ

※₂ ビン _K 絶対温度を表 単 あ 日常 用い 温度 セ 度 ℃

関係 セ 度 ℃ ₌ ビン _K － _273.15 表

論文名

掲載誌： Geophysical Research Letters, 41 (2014), 5629–5635, doi:10.1002/2014GL060591. イ ： Upper atmosphere cooling over the past 33 years

著者： 泰信^1,2 元場哲郎³ Stephan C. Buchert⁴ Ingemar Häggström^{5 澤悟徳6}

1

国立極地研究所

2総合研究大学院大学 複合科学研究科 極域科学専攻

3 The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, USA

4 Swedish Institute of Space Physics, Uppsala, Sweden

5 EISCAT Scientific Association, Kiruna, Sweden

6

古屋大学 太陽地球環境研究所

出版日：₂₀₁₄年₉月₂日 オン イン版公開日：₂₀₁₄年₈月₁日 論文_URL： http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2014GL060591/abstract DOI^：10.1002/2014GL060591.

図₁： EISCAT UHF ^{ノ ェ ムソ 観 直} 32 m ^型ア

ン 約_{1.5 MW} 送信電波出力を用いた観測を₃₃年間 渡 い

図₂： _EISCAT 出 た₃₃年間 _1981-2013年 高度_{180km 480km}

電 圏温度 変動 暖色系ほ 高い温度 単 ビン _K ※₂ あ たこ を示

太陽活動 極大期 あ _1989-1992年付近や_2000-2013年付近 電 圏温度 約₁₅₀₀

度 昇 い 様子 見 取

図₃： 高度_{320 km} 電 圏温度 長期 ン Δ_Ti 電 圏温度 太陽活動 影響 を除いたも ₁年間あた _1.4度 割合 温度 低 起 い

図₄： 電 圏温度 長期 ン 高度分布 横軸 気温 ン 右ほ ン 高い 温暖 傾向 あ こ を表 色 ₃ 太陽活動度指数 違いを表

い 高度 _{400 km} 以 電 圏温度 昇 温暖 い こ 分

図₅： 電 圏温度 長期 ン 高度分布 横軸 時刻 縦軸 高度を表 色 暖色 系ほ 気温 ン 高い 温暖 傾向 あ こ を示 昼 時間帯 も朝側や

方側 時間帯 方 高高度 _{420 km}以 温暖 傾向 強く出