太陽地球系結合過程の研究基盤形成 Study of Coupling Processes in the Solar-Terrestrial System 津田敏隆（京都大学生存圏研究所）

太陽地球系結合過程の研究基盤形成 Study of Coupling Processes in the Solar-Terrestrial System 津田敏隆（京都大学生存圏研究所）

計画概要 • 太陽から大気圏に至る広い領域における太陽地球系結合過程を研究対象とする。そのため、（１）地上観測系、（２）衛星観測系を新たに整備する。 • (1) 地上観測系インドネシアの総合観測拠点に赤道MUレーダーを設置し、地表付近から超高層までの大気圏で起こるエネルギー・物質の噴流・循環過程（赤道ファウンテン現象）を解明する。大気質、大気光等のアジア域観測網、宙空圏の地磁気全球観測を整備し、現象の地球規模の広がりと太陽活動・宇宙嵐が下層に与える影響を理解する。 • (2) 衛星観測系太陽ダイナモ、コロナ加熱、フレアの発生機構を解明し、太陽活動の地球への影響を理解するため、太陽観測衛星SOLAR-Cを整備し、探査機による太陽極域の観測、並びに、太陽表面・コロナの多波長域かつ超高分解能観測を実現する。太陽地球系結合過程の研究基盤形成 Study of Coupling Processes in the Solar-Terrestrial System 津田敏隆（京都大学生存圏研究所）

赤道を中心とする地球大気の上下結合＝赤道ファウンテン赤道を中心とする地球大気の上下結合＝赤道ファウンテン • 赤道域で地表から放出される大気物質は、対流圏を循環しつつ積雲や巻雲の生成・発達に寄与し、さらに対流圏界面を通過して成層圏に噴出され中高緯度に広く輸送される。 • 赤道対流圏を源泉とする大気波動は中層大気の特異な長周期・不規則変動を駆動する。 • 電離圏では中性風によるダイナモ電場が地球磁場と相互作用してプラズマを噴き上げる。 • 以下の課題に取り組む。 • 陸面・海洋からの物質噴出と対流圏内の物質循環 • 大気波動エネルギーの発生・輸送 • 対流圏界面からの物質流入と中層大気大循環 • 力学・電磁力学的結合によるエネルギー交換とプラズマ密度変動

太陽活動と気候変動 中世温暖期小氷期北半球平均気温 Mann et al. 1998, 1999Moberg et al. 2005Pollack & Smerdon 2004 Dahl-Jensen et al. 1998 Stuiver and Quay 1980 Klein et al. 1980 Raisbeck et al. 1990 Usoskin et al. 2002 Polissar et al. 2006 宇宙線生成核種Δ14C（太陽活動指標）熱帯アンデス氷河 Kirkby (Surv Geophys. 2007) 太陽活動と地球の気候変動に相関があることが最近の研究から明らかになっている。 2000 西暦 1000

I V a) 太陽放射エネルギー電離層電流地圏誘導電流 2/16 太陽エネルギーと　　地球環境の結合 i) 太陽光エネルギー Esq：電離層ダイナモ電場 Sq電流（Jsq=σEsq) ii) 太陽風電磁エネルギーEIMF = -VSWx BIMF JSW=σEIMF 太陽圏から大気圏・地圏までの結合系・過程の解明が急務である。　宇宙気象学／宇宙環境科学／　宇宙地象学電気伝導度σ + Δσ b) 太陽風エネルギー

太陽変動の解明 • 極域コロナホール • 高速太陽風の源 • 太陽風加速のエネルギー源は何か？ • 「太陽定数」ともいわれる太陽の光度変動　 • 光度変動量は ~0.1% • 太陽と同レベルの磁気活動（彩層活動）を示す他の星では3倍程度の変動が観測太陽は特別？ • 高緯度ではもっと変動が大きいのではないか？高緯度方向から観測して確かめる以外にない Figure from PMOD WRC homepage

インドネシアを中心とした赤道大気研究の経緯インドネシアを中心とした赤道大気研究の経緯 1985 1990 1995 2000 2005 2010 STEP EPIC/PSMOS CAWSES CAWSES-II 国際研究プログラム国際研究集会開催観測機器の整備研究の流れ大型研究課題 MSTレーダーWS ISEA(バリ島) MAS DYSMER EPIC CPEA CAWSES 西ジャワMFレーダー（2004）赤道大気レーダー（2001）スルポンBLR、流星レーダー（1992）ポンティアナMFレーダー（1995）コトタバン流星レーダー（2002）ウィンドプロファイラ観測網（2008）コトタバンBLR（1998）赤道レーダー現地調査1986-1991 特定領域「赤道大気上下結合」インドネシア各地での気球観測（1991～多数回）多数の科研費・海外観測課題の他、地球観測システム構築プラン２件などを実施してきたアジア・アフリカ学術基盤形成事業振興調整費「インドネシア宇宙天気」

光・電波を用いた多種多様な観測装置を結集した赤道大気総合観測所をインドネシアに構築光・電波を用いた多種多様な観測装置を結集した赤道大気総合観測所をインドネシアに構築 VHF Radar FM-CW Radar Bistatic RX system Meteor Radar X-band radar 観測能を10倍に増強 RASS Equatorial Atmosphere Radar (EAR) 赤道MUレーダー Micro-rain radar Optical rain gausge Ceilometer Lidar Imager Radiometer GPS Receiver Disdrometer

既存新規雷観測広域地上観測ネットワークの拡充新規新規磁力計北海道大　　東北大　　信州大　　気象研　　 NICT　極地研　東京大　名古屋大　京都大　九州大　　　オーロラ電波 SDレーダー NOx,O3観測太陽磁場・光学磁場・GPS等太陽電波磁場・GPS等 TBD エアロゾル磁場・GPS等太陽風光学観測磁場・GPS等光学観測光学観測磁場・GPS等全球地磁気観測網 MAGDAS 銀河宇宙線 NOx,O3観測

SOLAR-C衛星　黄道面脱出による太陽探査 ＜ダイナモ磁気活動の理解に向けて＞ • 高緯度・極領域の表面磁気構造の探査 • 高緯度・極領域の内部流れ場探査　　　　　　 • 磁場生成領域とみなされる対流層底部探査＜Vantage pointからの探査＞ • 極領域からの高速太陽風探査 • 黄道面外からの太陽総放射量の測定 SOLAR-C 地球 • 　イオンエンジンによる近地球・中傾斜角軌道 • 高データレート観測 • 打ち上げ機会は半年ごと • 最終軌道1AU円軌道、太陽赤道面からの傾斜角 ~40 • 最終軌道到達まで5年太陽地球の公転と同期する周期1年の円軌道

計画概要 研究組織計画責任者：　　津田敏隆（京都大学生存圏研究所・教授・所長）共同研究者：　　湯元清文（九州大学宙空環境研究センター・教授）　　塩川和夫（名古屋大学太陽地球環境研究所・教授）　　川勝康弘（宇宙航空研究開発機構・准教授）　　原弘久（国立天文台・准教授）予算規模総額３８０億円（地上観測＝１０年計画）　設備３５０億円、運営３０億円　　（１）赤道ＭＵレーダー　　　設備３０億円、運営２０億円　　（２）地上広域観測網　　設備２０億円、運営１０億円　　（３）次期太陽探査機SOLAR-C 設備２５０－３００億円年次計画平成２３―２４年度　赤道MUレーダーおよび地上広域観測網整備平成３０年度　太陽探査機SOLAR-C打上げ

太陽地球系結合過程の研究基盤形成 Study of Coupling Processes in the Solar-Terrestrial System 津田敏隆（京都大学生存圏研究所）