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）

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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 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 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】 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 境界条件 ・プラズマシート密 度 ・ピッチ角分布 ・オーロラ電気伝導 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】 シミュレーショ ン 観測 （合わな い） 研究課題① 磁気圏物理学分野のデータ同化の研究 磁気圏高エネルギーイオン３次元分布の研究

5 研究課題① 磁気圏物理学分野のデータ同化の研究 平成 17 年度の成果と現状 模擬観測データを 用いた同化アルゴ リズムの検証を行 い、良好な結果が 得られた。

6 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。 磁気座標上での南北極域の位置関係 昭和基地とアイスランドは同じ磁力線で結ばれ た関係（地磁気共役点）にある

7 全天 TV カメラデータ（ 10 秒値、上：アイスランド、下：昭和基地） 2003 年 9 月 26 日イベント 研究課題② オーロラ共役性の定量的評価の研究 平成 17 年度の成果と現状 （過去のイベントの解析） TJR SYW 共役点観測２１年の歴史の中で最も共役性の良いベストイベント

8 研究課題② オーロラ共役性の定量的評価の研究 平成 17 年度の成果と現状 （過去のイベントの解析） 2003 年 9 月 26 日イベント： 昭和基地の共役点が１時間で約 5 度経度方向に 移動

9 研究課題② オーロラ共役性の定量的評価の研究 平成 17 年度の成果と現状 （新しい観測データの取得） 昭和基地と同規格の全天単色 CCD イメージャをアイスランドに 設置 特徴：  オーロラ光絶対強度の導出が可能 ⇒ 強度の共役性の定量的な議論が可能  観測シーズン中、完全無人自動運用 ⇒ イベント数の増加  ネットワークを通した運用＆データ取得 Intensity (R) アイスランドにおける観測例

10 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 （ Aurora Large Imaging System （オーロラ多点観測ネットワーク）） 観測データの逆問題解析により、オーロラの３次元立体構造を求める スウェーデン オーロラ多点観測ネットワーク ALIS 多点観測から再構成され たオーロラの３次元構造の例

11 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） 平成 17 年度の成果と現状 （れいめい衛星との同時観測） れいめい衛星：  打ち上げ日： 2005 年 8 月 24 日  軌道： 高度６１０ｋｍ、傾斜角 98 度、太陽同 期  観測器： ① オーロラカメラ（ 427.8, 557.7, 670.5 nm) ② 粒子観測器（電子、イオン、 10eV- 12keV/q ）  特徴： 高時間・空間分解能（オーロラ微細構造の 観測）  ２つのオーロラ観測モード： ① 高度構造観測モード （図 A ） ② 磁力線方向観測モード （図 B) ALIS の上空を通過する軌道を予測し、 ALIS 地上 多点観測との同時観測を行った。 上空からのデータも用いた、より精確な新しい オーロラトモグラフィー解析を行う。 （A）（A） （B）（B）

12 今までの オーロラ トモグラ フィー 一般化された オーロラ トモグラフィー  用いるデータ：  地上多点オーロラ画像  れいめい衛星オーロラ＆粒子データ  地上ＥＩＳＣＡＴレーダー観測 （電子密度高度分布）  地上イメージングリオメータ観測 （Ｄ層電子密度増加水平分布）  得られる結果：  オーロラ３次元発光分布  オーロラ降下粒子エネルギー特性の ２次元分布  用いるデータ：  地上多点オーロラ画像のみ  得られる結果：  オーロラ３次元発光分布 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） 将来計画： 一般化オーロラトモグラフィーへの展開

13 Inversed modes MAW - Searched all 10,000 models: light gray shaded area - The best 1,000 models: yellow to green area -The best model: blue line -The averaged model: red line -The averaged Vp/Vs: light blue line SYO DRVVNDA PMSA 研究課題⑤ 統計モデルによる地震活動の研究 遠地地震波形データの遺伝統計学的逆問題解析による 極域地球内部速度構造の推定