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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2021-12-08 11:20 VLF帯送信電波伝搬の数値計算を用いたプロトンオーロラに伴う下部電離層擾乱のモデリング ○野本博樹・芳原容英（電通大）・土屋史紀・平井あすか（東北大）  EMCJ2021-56 |
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| 抄録 | （和） | 地球磁気圏内の磁気赤道面で発生した電磁イオンサイクトロン(EMIC）波動は、波動粒子相互作用によりリングカレントプロトンと放射線帯電子を散乱することが知られている。 散乱された粒子はエネルギーを喪失することで磁気圏から電離層へ降下する。降下プロトンは大気を励起させて孤立プロトンオーロラ（IPA）を発生させる。 この時同時に降下する放射線帯電子は、下部電離層の電子密度擾乱を引き起こし、大地―電離層間を伝搬する VLF/LF帯送信電波の振幅・位相異常が観測される。 VLF/LF帯送信電波の観測は、下部電離層擾乱の定常的な監視に極めて有効な観測手段であるが、先述の降下電子のエネルギーを直接決定できないという問題がある。 そこで、本研究ではIPA の光学観測、EMIC 波動とVLF帯送信電波磁界振幅の同時観測データと数値解析による下部電離層擾乱の時空間モデルを構築し、降下電子のエネルギーを調査した。 解析対象イベントは2017年3月27日にカナダのアサバスカで観測されたIPAに伴うNLKのVLF帯送信電波の伝搬異常の1事例である。 数値解析には2次元FDTD（時間差分つき有限要素法）を用い、IPA発生中の電離層状態の変化によるVLF帯電波振幅の時間変化を計算し、振幅の時間変化を観測値と比較した。 その結果、擾乱中心高度が60 kmの時、数値解析による送信電波振幅減衰量 (9.8 dB)と観測値(11.0 dB)の間に良い一致が確認された。 このことは、IPA発生中の降下電子はMeV程度のエネルギーを有することを示唆している。 また、数値解析と観測の振幅減衰量の時間変化の間にも比較的良い一致が見られた(相互相関係数0.87)。 以上のことから、VLF帯送信電波の観測は、高エネルギー電子降下の定常観測手法として有望であると考えられる。 |
| （英） | It is known that Electromagnetic Ion Cyclotron (EMIC) waves generated around the magnetic equator in the magnetosphere scatter ring current protons and relativistic electrons in radiation belt due to wave particle interactions. The scattered particles lose energy and precipitate from the magnetosphere into the ionosphere. The precipitating protons produce the Isolated Proton Aurora (IPA). On the other hand, the relativistic electrons precipitated at the same time perturb the electron density in the lower ionosphere and are observed as amplitude/phase anomalies of electromagnetic waves from ground-based VLF/LF transmitter. However, VLF/LF transmitter wave is effective to monitor the lower ionosphere condition, the energy of the precipitating electrons cannot be determined directly. In this study, we construct the spatio-temporal model of the lower ionosphere based upon optical observations of the IPA, EMIC waves, and VLF transmitter wave magnetic amplitude data. The analyzed event is the propagation anomaly of NLK VLF transmitter signal associated with IPA observed on March 27, 2017 at Athabasca (ATH), Canada. Two-dimensional FDTD (Finite-Difference Time-Domain) is used for the numerical analysis and temporal change of the VLF transmitter amplitude for NLK-ATH path was calculated under various ionospheric conditions during IPA. The simulated amplitude time series was compared with that from observations. As a result, the simulated magnetic field amplitude attenuation due to the lower ionospheric perturbation (9.8 dB) agrees well with the observation (11.0 dB) when the perturbation altitude is assumed to be 60 km. And the correlation coefficient of amplitude time series between the simulation and observations is 87 %. The energy required for the electrons to precipitate to this altitude is believed to be in the MeV range. Observations of VLF/LF transmitter radio waves is a promising tool to continuously monitor the high-energy electron precipitation. |
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| キーワード | （和） | EMIC波動 / 波動粒子相互作用 / プロトンオーロラ / 下部電離層擾乱 / VLF 帯送信電波 / / / |
| （英） | EMIC wave / Wave-particle interaction / Proton aurora / Subionospheric disturbance / VLF transmitter signal / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 121, no. 288, EMCJ2021-56, pp. 11-15, 2021年12月. | |
| 資料番号 | EMCJ2021-56 | |
| 発行日 | 2021-12-01 (EMCJ) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | EMCJ2021-56 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | EMCJ IEE-EMC IEE-SPC |
| 開催期間 | 2021-12-08 - 2021-12-08 |
| 開催地（和） | 名古屋駅前会議室+オンライン開催 |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | 半導体電力変換，自然・人工雑音，EMC一般 |
| テーマ（英） | |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | EMCJ |
| 会議コード | 2021-12-EMCJ-EMC-SPC |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | VLF帯送信電波伝搬の数値計算を用いたプロトンオーロラに伴う下部電離層擾乱のモデリング |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Modeling of lower Ionospheric perturbations associated with proton aurora using numerical simulation of subionospheric VLF transmitter signals |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | EMIC波動 / EMIC wave |
| キーワード(2)（和/英） | 波動粒子相互作用 / Wave-particle interaction |
| キーワード(3)（和/英） | プロトンオーロラ / Proton aurora |
| キーワード(4)（和/英） | 下部電離層擾乱 / Subionospheric disturbance |
| キーワード(5)（和/英） | VLF 帯送信電波 / VLF transmitter signal |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 野本 博樹 / Hiroki Nomoto / ノモト ヒロキ |
| 第1著者 所属（和/英） | 電気通信大学 (略称： 電通大) The University of Electro-Communications (略称： UEC) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 芳原 容英 / Yasuhide Hobara / ホウバラ ヤスヒデ |
| 第2著者 所属（和/英） | 電気通信大学 (略称： 電通大) The University of Electro-Communications (略称： UEC) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 土屋 史紀 / Fuminori Tsuchiya / ツチヤ フミノリ |
| 第3著者 所属（和/英） | 東北大学 (略称： 東北大) Tohoku University (略称： Tohoku Univ.) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 平井 あすか / Asuka Hirai / ヒライ アスカ |
| 第4著者 所属（和/英） | 東北大学 (略称： 東北大) Tohoku University (略称： Tohoku Univ.) |
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| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2021-12-08 11:20:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | EMCJ |
| 資料番号 | EMCJ2021-56 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | no.288 |
| ページ範囲 | pp.11-15 |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | 2021-12-01 (EMCJ) |
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