IUGONETプロジェクトの 成果と今後の展望 田中良昌1, 新堀淳樹2, 八木 学3, 小山幸伸4, 阿部修司5,

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1 IUGONETプロジェクトの 成果と今後の展望 田中良昌1, 新堀淳樹2, 八木 学3, 小山幸伸4, 阿部修司5,
太陽研連シンポジウム「サイクル24極大期の太陽活動と太陽研究の将来展望」 及び アルマワークショップ「ミリ波サブミリ波による太陽研究の創成」＠名大（2015年2月16-19日） 田中良昌1, 新堀淳樹2, 八木 学3, 小山幸伸4, 阿部修司5, 梅村宜生6, 上野悟7, IUGONETプロジェクトチーム 1. 極地研, 2. 京大・生存圏研究所, 3. 東北大・PPARC, 4. 京大・地磁気センター, 5. 九州大・ICSWSE, 6. 名大・STE研, 7. 京大・附属天文台

2 IUGONETプロジェクトの目的と参加機関
大学や研究機関に分散して存在する超高層大気地上観測データを効率的に検索・取得するためのインフラを整備する IGY以来の国際共同観測事業で蓄積された多様かつ膨大な観測データ(アナログ・デジタル)の流通 分野横断型のデータ解析による超高層大気長期変動研究の進展 参加機関・組織 東北大学理学研究科附属惑星プラズマ・大気研究センター 小原 隆博, 寺田 直樹, 笠羽 康正, 坂野井 健, 三澤 浩昭, 熊本 篤志, 土屋 史紀, 加藤 雄人, 鍵谷 将人, 八木 学 国立極地研究所 中村 卓司, 門倉 昭, 宮岡 宏, 岡田 雅樹, 小川 泰信, 冨川 喜弘, 佐藤 夏雄, 田中 良昌 名古屋大学太陽地球環境研究所 塩川 和夫, 藤井 良一, 三好 由純, 大塚 雄一, 荻野 瀧樹, 梅村 宜生 京都大学生存圏研究所 津田 敏隆， 山本 衛，橋口 浩之， 古本 淳一，矢吹 正教，新堀 淳樹 京都大学理学研究科附属地磁気世界資料解析センター 家森 俊彦, 藤 浩明, 竹田 雅彦, 能勢 正仁, 小山 幸伸 京都大学理学研究科附属天文台 柴田 一成, 上野 悟, 金田 直樹 九州大学宙空環境研究センター 吉川 顕正, 湯元 清文, 羽田 亨, 池田 大輔, 阿部 修司

3 超高層大気の特徴 特徴① 地表から宇宙空間に渡る グローバルな現象を反映 特徴② 取り扱う物理量が極めて多種 特徴③ 様々な周期の変動が存在
特徴①　地表から宇宙空間に渡る グローバルな現象を反映 太陽からの 　　　エネルギー注入 地球的規模の物質とエネルギーの循環 下層大気からの　　　エネルギーの注入 様々なスケールの現象が絡み合う複雑系で、宇宙空間に開いた系。特有の方程式系で記述される。 特徴②　取り扱う物理量が極めて多種 特徴③　様々な周期の変動が存在 　　　長期データの解析が必要 右図：　太陽黒点数の変動（太陽の11年周期に関係する長周期変動の例として）

4 IUGONET関連データの観測領域・観測装置
高 度 IUGONET参加5機関に加えて、情報通信研究機構、国立天文台、気象庁地磁気観測所等、他機関の様々な領域・装置で観測されたデータを取り扱っている。

5 IUGONETプロダクトを用いた研究 ＜超高層大気長期変動に焦点を当てた研究例＞ サイエンス・ターゲット データ 1
No. サイエンス・ターゲット データ 1 太陽紫外線放射量の長期変動と地球大気変動の相関 (太陽11年周期変動はどの大気層まで現れるか？) 太陽彩層輝度・紫外線データ 風速、温度データなど 2 地磁気静穏日変化から推察される超高層大気の長期 変動特性 (太陽紫外線変動が地磁気変動に与える影響の他にど のような影響があるか？) 地磁気データ（静穏時） 電離圏伝導度モデル値 3 中間圏－下部熱圏(MLT)領域における風速の長期変動 のメカニズム (中間圏準2年周期変動を引き起こす要因は何か？) 赤道MLT領域での風速（MFレーダ ー, 流星レーダー観測） 太陽活動データ、ラジオゾンデデー タ 4 赤道ジェット電流の強度変調の要因とその長期変動 (赤道MLT風速変動との相関関係はあるか？) 地磁気データ、 赤道MLT領域の風 速、太陽彩層輝度、F10.7指数 5 磁気嵐時の熱圏と下層大気の風速変動の関係 (中間圏、成層圏で何か特徴的な風速変動はないか？) (Disturbance dynamoの傍証となるような変動は？) グローバル地磁気データ、地磁気 指数、大気レーダー、流星レーダー 、ファブリペロー干渉計

6 IUGONETで開発したツール ① メタデータデータベース ② 統合解析ソフトウェア 分野・領域横断的なデータ検索を実現する
データカタログをデジタル化してアーカイブ (研究者コミュニティに流通、将来に残す) ② 統合解析ソフトウェア データ種の垣根を無くして総合解析を“もっと簡単に” 共同研究を促進 上記に付随して… 実データの整理・データベース化 　(元々各グループで行われている) 長期データを生かしたサイエンスの推進 ２本柱、メタデータのDB,解析ソフト データカタログをデジタル化して残す、超高層大気分野が他の地球科学分野に比べて遅れている部分 総合解析を“より簡単に”

7 フリーソフトウェアDSpaceをベースに構築
①IUGONETメタデータデータベース フリーソフトウェアDSpaceをベースに構築 学術機関リポジトリで広く使用されているため、情報の入手が容易 少々のカスタマイズでIUGONETメタデータを利用可能 DSpaceでは直接XMLを扱えないため、フォーマット変換して格納 メタデータDBの現状 現在、メインサーバ1台、バックアップサーバ2台の冗長体制 IUGONET参加機関の主要メタデータは、ほぼ登録済み。 メタデータ総数は1000万件以上（2015年2月16日調査で、11,726,923）

8 採用したメタデータフォーマット：SPASE
IUGONET メタデータフォーマット = SPASE + 追加項目 ( SPASEとは? 国際コンソーシアムにより策定された太陽圏、磁気圏衛星観測に関する研究リソースを包括的に記述するためのメタデータフォーマット。 STP分野、超高層大気データに密接に関 連。 新しいメタデータの要素、単語を追加す ること可能。 VxOsで利用されており、将来的にメタ データを交換することが容易。 　→　IUGONETメタデータフォーマット 　　　のベースに採用 IUGONETによるメタデータの変更 非デジタルアーカイブに関するワードの追加 太陽座標系に関するワードの追加 観測領域を表現するメタデータ要素の追加 2013年度IUGONET中間報告会-system-

9 IUGONETデータ検索サイト http://search.iugonet.org/iugonet/ 太陽の座標系での検索も可 検索結果の
キーワード検索 観測日時による検索 太陽の座標系での検索も可 検索結果の １つをクリック アクセスURLをクリック

10 ②IUGONETデータ解析ソフトウェア（UDAS）
UDAS (iUgonet Data Analysis Software) 言語は、IDL（Interactive Data Language）。 UDASは、宇宙環境データ解析ソフトウェア（Space Environment Data Analysis Software: SPEDAS）のプラグインソフト。 UDASをインストールすることで、IUGONETの所属機関が所有する地上観測データを、SPEDASの機能を利用して描画、解析することが可能になる。 日本の内部磁気圏探査ミッションERGと協力しながら開発している。 SPEDAS Space Environment Data Analysis Software

11 宇宙環境データ解析ソフトウェア：SPEDAS
Space Physics Environment Data Analysis Softwareの略。 米国UCB, UCLAで主に開発。 元々は、THEMISミッション（サブストーム発生機構の解明を目的としたミッション）で得られた衛星・地上観測データを可視化・解析するためのIDLライブラリ（元TDAS）。 SPEDASは、TDASをSTP分野の様々な衛星や地上観測データも扱えるように拡張したもの。 データファイルをインターネットを利用して自動ダウンロード。 GUIを実装。 豊富な時系列データ解析ライブラリ。 SPEDAS

12 IUGONET 太陽望遠鏡, 太陽惑星電波望遠鏡,
IUGONETのSPEDASへの貢献 SPEDASにデータを追加したい機関は、SPEDASに組み込むためのプラグインソフトを開発・提供する。 IUGONETからは、約30種のデータのロードルーチンを提供した。 SPEDASで扱えるデータの例 太陽 磁気圏 衛星データ Stereo SOHO Wind ACE IMP-8 VAP 分野横断研究 THEMIS 衛星 GOES LANL NASA OMNI ERG … THEMIS 地磁気 THEMIS カメラ 地上観測データ CARISMA 地磁気 GIMA 地磁気 IUGONET 太陽望遠鏡, 太陽惑星電波望遠鏡, 電離圏レーダー, 大気レーダー, オーロライメージャ, 気象観測データ, 地磁気ネットワーク（WDC, MAGDAS, 南極・アイスランド等） Greenland 地磁気 MACCS 地磁気 地球大気 USGS 地磁気 ERG連携地上 210MM,SuperDARN, 誘導磁力計, … IUGONET観測点

13 IUGONET関連データのプロット例 Solar VHF Radio Spectrum data by IPRT
Solar images taken by the SMART telescope Type-III Type-II Solar wide band spectral data in HF-band Mini-GEM workship 2014

14 E and Vi vectors from EISCAT
EISCAT radar SuperDARN radar Ionosonde E and Vi vectors from EISCAT Mini-GEM workship 2014

15 All-Sky Imager Keogram All-Sky Imagers
Low Frequency Radio Transmitter Imaging Riometer Mini-GEM workship 2014

16 Equatorial Atmospheric Radar（EAR）
MU radar Equatorial Atmospheric Radar（EAR） MF radar Meteor Wind Radar Mini-GEM workship 2014

17 Automatic Weather Station Boundary Layer Radar
L-band Lower Troposphere Radar Wind Profiler Mini-GEM workship 2014

18 Fluxgate magnetometer
Geomagnetic Indices from WDC Induction magnetometer Mini-GEM workship 2014

19 IDL-VM環境で走るSPEDAS → SPEDAS v1.00以降、IDLのフルインストールは必要なくなった。
IDLライセンスを持たないユーザーが利用できるように、IDL Virtual Machine上で実行できるSPEDASを開発。 SPEDASのGUIのみ、IDLライセンス無しで利用可能。 SPEDASウェブサイトから公開。 ただし、IDL-VMの利用には、IDLをフルインストールする必要があるなど、IDLユーザ以外には、かなり敷居が高い。 →　SPEDAS v1.00以降、IDLのフルインストールは必要なくなった。

20 普及活動（データ解析講習会の開催） IUGONETメタデータDB、及び、SPEDAS/UDASの利用者数拡大を目的として、年に2回程度、講習会を開催している。 SuperDARN/EISCAT/れいめい衛星データ解析講習会 IUGONETデータ解析講習会 ：平成23年度国立極地研究所研究集会「地上多点観測データの総合解析による超高層大気研究会」 平成24年度国立極地研究所研究集会「地上多点観測データの総合解析による超高層大気研究会」 IUGONETデータ解析講習 平成25年度国立極地研究所研究集会「太陽－地球大気の地上多点観測データ総合解析ワークショップ」 IDL講習会IN高知 2015/3/6 Workshop on Space Weather 2015」で、SPEDAS講習会を開催予定。 2013年8月21日に極地研で開催された講習会 現在、26名の参加登録有（IUGONET開発メンバーは10名）

21 27年度以降のIUGONETプロジェクト IUGONETプロジェクトの財源は、平成26年度で切れる。

22 将来の連携協力体制

23 27年度以降のIUGONETの活動（予定） 現IUGONET機関所有の未公開データの公開。
VarSITIプログラムで広く活用されるように宣伝、整備を行う。特に、内部磁気圏における多圏間相互作用環境の理解と予測（SPeCIMEN)、地球気候に対する太陽・中層大気・熱圏・電離圏の役割（ROSMIC)で貢献。 内部磁気圏探査ミッション（ERG）やEISCAT_3Dプロジェクト等、他プロジェクトと連携したツール開発、共同研究。 小規模の講習会の開催。 World Data System（WDS）等と連携して、Data Citation/Publicationに向けた活動を支援。 米国のSPASEコンソーシアム、SPEDAS開発チーム、欧州のESPAS等との国際連携に向けた議論を継続。