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融合プロジェクト（傘テーマ） 機能と帰納：情報化時代にめざす科学的推論の形 サブテーマ② 統計的モデルに基づく地球科学における逆問題解析手法

融合プロジェクト（傘テーマ） 機能と帰納：情報化時代にめざす科学的推論の形 サブテーマ② 統計的モデルに基づく地球科学における逆問題解析手法. 代表者：　門倉　昭（極地研）. 研究課題. ① 　磁気圏物理学分野のデータ同化の研究 ②　オーロラ共役性の定量的評価の研究 ③　極域科学における逆問題 （オーロラトモグラフィー解析） ④　非干渉散乱レーダーおよび光学観測インバージョンによる磁気圏電離圏複合系の研究 ⑤　統計モデルによる地震活動の研究. メンバー. 研究課題① 磁気圏物理学分野のデータ同化の研究.

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融合プロジェクト（傘テーマ） 機能と帰納：情報化時代にめざす科学的推論の形 サブテーマ② 統計的モデルに基づく地球科学における逆問題解析手法

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  1. 融合プロジェクト（傘テーマ）機能と帰納：情報化時代にめざす科学的推論の形サブテーマ②統計的モデルに基づく地球科学における逆問題解析手法融合プロジェクト（傘テーマ）機能と帰納：情報化時代にめざす科学的推論の形サブテーマ②統計的モデルに基づく地球科学における逆問題解析手法 代表者：　門倉　昭（極地研）

  2. 研究課題 ①　磁気圏物理学分野のデータ同化の研究 ②　オーロラ共役性の定量的評価の研究 ③　極域科学における逆問題（オーロラトモグラフィー解析） ④　非干渉散乱レーダーおよび光学観測インバージョンによる磁気圏電離圏複合系の研究 ⑤　統計モデルによる地震活動の研究

  3. メンバー

  4. 研究課題①磁気圏物理学分野のデータ同化の研究研究課題①磁気圏物理学分野のデータ同化の研究 データ同化と数値シミュレーションにより、地球磁気圏における高エネルギー・イオン分布の３次元構造の再現を目指す 海老原裕輔、岡田雅樹、江尻全機（極地研）、上野玄太、樋口知之（統数研）、

  5. 研究課題①磁気圏物理学分野のデータ同化の研究研究課題①磁気圏物理学分野のデータ同化の研究 シミュレーション 境界条件 ・プラズマシート密度 ・ピッチ角分布 ・電離層電気伝導度 など 観測を説明できるような境界条件を探す【データ同化】 物理的数値シミュレーションを使って、高エネルギーイオンの空間分布の時間発展を計算する【数値シミュレーション】 シミュレーション 観測 （合わない） 高速中性原子(ENA)の２次元画像をシミュレート IMAGE衛星による観測結果と比較

  6. 研究課題①磁気圏物理学分野のデータ同化の研究研究計画研究課題①磁気圏物理学分野のデータ同化の研究研究計画 リングカレントのシミュレーションコードを状態空間表現形式のコードへ書き換える。 状態空間表現形式のコードを並列計算が実施できるコードへ書き換える。 同化実験に用いるパラメータサーベイを行う。 同化実験による最適な境界条件の算出と物理的検討を行う。

  7. 研究課題②オーロラ共役性の定量的評価の研究研究課題②オーロラ共役性の定量的評価の研究 昭和基地ーアイスランド地磁気共役点で観測された様々なオーロラ活動の共役性・非共役性を定量的に評価するための解析手法の開発を行う。 佐藤夏雄、門倉昭、田口真、海老原裕輔（極地研）、 北本朝展（情報研）、樋口知之（統数研）

  8. Auroral Conjugate Observation at Syowa and Iceland Visualization of the conjugate foot prints of the geomagnetic field lines

  9. Mapping of Northern/Southern hemispheres with geomagnetic coordinate

  10. All-Sky TV data (x 12 speed)

  11. September 26, 2003 event all-sky TV data (23:19:30～23:23:50 UT, 10 sec interval) MN TJR W E S MS SYW W E N TJR SYW TJR SYW

  12. Tracing temporal variation of conjugate location of Syowa

  13. 研究課題②オーロラ共役性の定量的評価の研究研究計画研究課題②オーロラ共役性の定量的評価の研究研究計画 定量的な評価を行うための観測データの取得。研究対象となる現象の抽出と評価アルゴリズムの検討。 現象の解析、アルゴリズムの妥当性・有効性の評価。 解析結果の検討・理解を進めるため、磁気圏電離圏グローバルMHDシミュレーションモデルを当該イベントに適用する。

  14. 研究課題③極域科学における逆問題（オーロラトモグラフィー解析）研究課題③極域科学における逆問題（オーロラトモグラフィー解析） ALIS（オーロラ地上多点ネットワーク） 観測データを用いた、オーロラトモグラフィー逆問題解析 麻生武彦、宮岡宏（極地研）、田邉國士（早大）、 児玉和也（情報研）

  15. ALIS (Aurora Large Imaging System) IRF, Kiruna, Sweden For aurora CT

  16. ALIS – AuroraTomography 557.7nm

  17. 557.7 nm Direct collision Via N2 Modelled 5577 emission rate Reconstructed field-aligned profile of aurora luminosity Comparison with model calculation Feb 9 1997 557.7nm

  18. 「れいめい」衛星 　Launched on Aug 24 ! • MAC; Multi-spectral Auroral Camera N2+1N(428nm), OI(558nm), N2 1P(670nm) 1024 x 1024 0.1-4s 5min intvl • ESA/ISA; Electron/Ion Spectrum Analyzer10-12000eV/q Images from space 64x64pixes、exposure40msec、every120msecFOV ca150km res~2,3km

  19. Aurora Tomographic reconstruction simulation by ALIS-れいめい衛星 conjunction vertical horizontal

  20. 「れいめい」衛星　MAC観測 Nov 1 22:31:40UT, 2005 MAC limb mode captured very bright aurora with OI（558）& N2（670）> 45kR saturated while N2+(428) blue is worthy of further analysis with ALIS which measures 557.7, 427.8nm Nov. 1, 2005

  21. 研究課題③極域科学における逆問題（オーロラトモグラフィー解析）研究計画研究課題③極域科学における逆問題（オーロラトモグラフィー解析）研究計画 INDEX衛星とALISとの同時観測データの取得。 INDEX衛星による上空からの観測も取り入れた新しいトモグラフィー解析法の検討と解析。 オーロラ位置形状の時間変化を多点時系列画像をもとに推定するアルゴリズムの研究。 オーロラ画像データと異種のデータ、たとえばEISCATによる電子密度エンハンスメント等のマルチモーダルなデータ解析手法の基礎的検討。

  22. 研究課題④非干渉散乱レーダーおよび光学観測インバージョンによる磁気圏電離圏複合系の研究研究課題④非干渉散乱レーダーおよび光学観測インバージョンによる磁気圏電離圏複合系の研究 国立極地研究所が代表機関となって参加しているEISCAT（欧州非干渉散乱）レーダー、ならびにレーダーサイトにおいて同時に実施する光学観測データ、の新たな手法に基づくインバージョン解析から、磁気圏電離圏複合系をコントロールする物理過程の解明を目指す。 宮岡宏、麻生武彦（極地研）、田邉國士（早大）、 樋口知之（統数研）

  23. ＥＩＳＣＡＴレーダー 高度約70km～1000ｋｍの、電子密度、電子およびイオン温度、ドリフト速度の高度分布の観測

  24. Allsky Images @Tromso

  25. 16:00UT 17:00UT 18:00UT 19:00UT 20:00UT 21:00UT UHF radar beam Cloudy Overcast Overcast Cloudy

  26. 研究課題④非干渉散乱レーダーおよび光学観測インバージョンによる磁気圏電離圏複合系の研究研究課題④非干渉散乱レーダーおよび光学観測インバージョンによる磁気圏電離圏複合系の研究 ● H17実施計画 ・EISCATサイトにおけるレーダー・光学観測データ取得 　・レーダーデータの高分解能インバージョン解析手法の検討と評価 　・光学データの高分解能インバージョン解析手法の検討と評価 　・データ解析検討会および研究会開催 ● H17実施経過と今後の予定 　・8/25-9/11 EISCAT（トロムソ）サイトにおける光学遠隔観測システム立ち上げ 　・10月-11月　 EISCATレーダーデータ解析システムの立ち上げ、解析開始 　・10/24-11/7 レーダー・光学同時観測① 　・12/2-12/18　レーダー・光学同時観測② 　・11月　データ解析検討会① 　・12月　データ解析検討会② 　・H18年2月　研究会開催

  27. 研究課題⑤　統計モデルによる地震活動の研究研究課題⑤　統計モデルによる地震活動の研究 金尾政紀（極地研）、尾形良彦（統数研） 統計モデルによる極域（南極および北極プレート）の 地震活動度の定量的評価（時空間モデリング） • 南極や北極プレート内部及び周辺域の地震活動について、国際地震センターにコンパイルされた過去40年間のデータを中心とした時系列解析、並びに海陸各プレートにおける小ブロック内の空間分布について統計学的処理（フラクタル次元解析等）を行う。 • 特に1998年３月にバレニー諸島付近で発生した大地震の震源域について、発生前後の地震活動の推移を統計モデルを駆使して考察する。 • スマトラ沖巨大地震 (26/12/2004)前後のオーストラリア-南極不連続（AAD）の海嶺付近を中心に、南極プレート周辺域の地震活動の時空間分布を統計学的手法を用いて調べる。

  28. 30年以上の長期間 にわたる地震活動度 南極プレート-インド洋区（0～160E, 20～80S）の1964年以降の地震活動の時系列分布 グローバル観測網で検知できる地震の規模の最下限は、M>5であまり変化ない 検知された地震数そのものは、この30年間で大幅に増加 1980年代にはデジタル観測網の整備により増加率が高い 1995年以降も局所的な観測網の構築により、さらに験震数の増加率が上昇 1998年３月のバレニー大地震による影響が若干みられる

  29. Sumatra Eq.; Dec. 2004 Balleny Eq.; Mar. 1998 オーストラリア-南極不連続 （AAD）周辺域の活動 Australia 1994 Dec. - 2005 July;10年間 AAD AADの地震活動は比較的活発なのに対し、その東方に隣接する海嶺付近は、通常は地震活動が極端に低いが、大地震の発生前に若干活発になる。 AAD 2005年７月10日 Antarctica １９９４年１２月1日

  30. 研究課題⑤　統計モデルによる地震活動の研究研究課題⑤　統計モデルによる地震活動の研究 金尾政紀（極地研）、尾形良彦（統数研） 極域で観測された遠地地震波形データの遺伝統計学的 インバージョンによる、極域下の地球内部速度構造の推定 • 昭和基地をはじめ南極域の国際デジタル観測網の定常点や、野外での臨時観測点で記録された遠地地震について、広帯域波形三成分よりレシーバ関数（地殻の応答）を求め、初期モデル依存性を除去するため非線形性を考慮した遺伝統計学的手法（遺伝アルゴリズム）により、地殻および上部マントルの微細速度構造の推定と地震学的不連続面の検出を行う。 • シベリア・バイカルリフト帯で臨時観測を行っている広帯域地震波形データに対して、上記と同様にレシーバ関数の遺伝統計学的インバージョンにより、バイカルリフト帯周辺の地殻～上部マントルの不均質構造を求め、他の地球科学的諸成果と対比し、リフト帯直下の異常厚化地殻について テクトニクス的成因を解明する。

  31. Permanent stations in Antarctica - Analyzed seismic stations: (Solid triangles; SYO, MAW, DRV, PMSA and VNDA) - Planned to be analysed: (Open triangles; CSY, SPA and SBA) - Solid red circles: raveled by Von Frese et al. (1999).

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