目に見える宇宙天気オーロラ 情報通信研究機構稚内観測施設平成 27 年 6 月 23 日 13:46 UT (22:46 JST) ISO 3200 露出 20 秒 2

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1 宇宙天気予報高まる必要性と国際連携体制の強化 NICTオープンハウス2015 平成 27 年 10 月 22 日国立研究開発法人情報通信研究機構宇宙環境インフォマティクス研究室石井守 1

2 目に見える宇宙天気オーロラ 情報通信研究機構稚内観測施設平成 27 年 6 月 23 日 13:46 UT (22:46 JST) ISO 3200 露出 20 秒 2

3 宇宙天気 3 2

4 宇宙天気の社会影響 大フレア時に約 100 msv の被曝可能性 宇宙放射線 大フレア時に約 4 msv の被曝可能性 測位 通信 2014 年 1 月宇宙放射線増加により ISS への補給機打上延期 2012 年 1 月アメリカ連邦航空局が極航路の変更を勧告 宇宙放射線による宇宙飛行士 航空機乗員の被曝 デリンジャー現象によって数十分 ~ 数時間にわたり長距離短波通信が不通 航空無線等でも障害 電離圏擾乱による測位 通信障害 電力 1989 年 3 月の巨大磁気嵐によりケベック州で大停電が発生し 北アメリカ全体に影響が広がった 衛星 X 線天文衛星あすか : 2000 年 7 月の巨大太陽フレアの影響で姿勢制御不能となり 大気圏に突入した 気候影響 4 ケベック大停電の際に焼けたトランス 地磁気誘導電流による電力網障害と停電 衛星障害 軌道影響 凍るテイムズ川 (1677) 太陽活動の大極小期 ( グランド ミニマム ) における小氷期の発生

5 記録上最大の宇宙天気現象 キャリントンイベント (1859 年 9 月 1-2 日 ) 電信線が帯電 電信オフィスが発火 非常に明るいオーロラが発生し 夜でも新聞が読めた 5

6 今も起こるキャリントン級の爆発 2012 年 7 月 23 日に キャリントン級のフレアが発生 地球方向を外れたため影響はなかった 現在キャリントン級の現象が起こった時の経済的損失の見積もり Regions Best Worst 米国 カナダ 128, ,866 スカンジナビア 英国 独 仏 伊 瑞 墺 28,903 37,210 73,934 95,185 欧州全体 102, ,395 日本 41,746 53,745 豪州 7,617 9,806 参考 : 東日本大震災の経済損失 : 100, ,000 ( 百万ドル ) Reference: SWISS Re, Space Weather Workshop 2014, April 8-11, 2014, Boulder US. 6

7 米国は 宇宙天気を地震や津波と並ぶ米国戦略的国家危機評価 (US Strategic National Risk Assessment) の一つとして検討 7

8 NICT 宇宙天気予報センター 1988 年から予報開始 Web アクセス数 : 158,057 件 / 月 登録数 : 9,271 件 (6/20 現在 ) FAX 登録数 : 17 件 (6/20 現在 ) 国内の主なユーザ : 衛星運用機関 航空関係機関 電力事業者 短波利用機関 物理探査事業者 大学 研究機関等学術機関 アマチュア無線等 毎日 14:30 予報 15:00 Web 掲載 8

9 NICT 宇宙天気予報センター X 線による太陽フレアの等級 等級 X M C B A X 線 ( pm) での流束 [W/m2] 最大値 >10^(-4) 10^(-4)~(-5) 10^(-5)~(-6) 10^(-6)~(-7) 10^(-7)~(-8) 9

10 オーロラ発生のメカニズム 2 磁気圏尾部へのエネルギーの蓄積 ( 成長相 ) 磁場の向き 陽 太陽風 地球 たまり場 1 強い太陽風 ( 磁場南向き ) 3 オーロラ活動が強まる 4 元の状態に戻る ( 回復相 ) 10

11 日本で見えるオーロラ 11 11

12 NICT 太陽監視システム NICT 小金井本部 ( 東京都 ) 山川電波観測施設 ( 鹿児島県 ) 太陽電波望遠鏡 太陽風観測データ受信システム 12

13 NICT 太陽監視システム概要 太陽風 太陽電波 太陽風監視機 (ACE, DISCOVR) 観測データ Web, 電子メールによる宇宙天気情報の提供 データ解析 レドーム内には直径 8m のパラボラアンテナ 直径 11m のパラボラアンテナ 迅速な情報 受信機 受信機 高精度情報 太陽電波望遠鏡 太陽面爆発現象の早期発見とその地球への影響の見積もりにより リードタイムの延伸をはかる 平磯から山川へのシステム機能の移設 太陽風観測データ受信システム ACE/DISCOVR 観測データを受信 リードタイムは短いものの精度の高い太陽風情報を取得 13

14 次期太陽風観測探査機 Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) 約 1 億 5 千万 km ラグランジュ点 2015 年 2 月 11 日打ち上げ 2015 年 6 月にラグランジュ点到達 150 万 km 14

15 次期太陽風観測探査機 Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) 15

16 宇宙天気情報の航空機運用への利用義務化 国際民間航空機関 (ICAO) 第 3 付属書 : 航空機の運行責任者等に提供しなければならない気象情報を規定 現在 宇宙天気情報を含めるよう第 3 付属書の改定が進められている 2020 年代には 宇宙天気情報が航空運用に不可欠な情報として使用される見込み 短波通信 衛星測位 被ばく 短波通信のみが可能な領域 航空運用 16

17 プラズマバブル ( 電離圏の 泡 ) 17

18 宇宙天気予報の航空運用での利用イメージ 通信障害 位置認識できない 障害回避 電離圏擾乱マップの作成 告知 電離圏擾乱マップをリアルタイムで作成することで 航空障害を未然に防ぐ 18

19 ISES: 国際宇宙環境サービス (17 か国が加盟 ESA が Collaborative Expert Center として参加 ) 局所的電離圏観測や地磁気観測の地上観測網が充実している他 独自の宇宙天気数値予測モデル ( 太陽風 磁気圏 電離圏 ) の開発を実施 太陽監視衛星 太陽風監視衛星 静止軌道衛星など多くの衛星を運用し データを提供 ワルシャワ ( ポーランド ) グラーツ ( オーストリア ) ルンド ( スウェーデン ) モスクワ ( ロシア ) エクセター ( 英国 ) 北京 ( 中国 ) ボルダー ( 米国 ) ISES 本部 (NOAA) オタワ ( カナダ ) ブリュッセル ( ベルギー ) NICT プラハ ( チェコ共和国 ) ジェジュ ( 韓国 ) 東京 ( 日本 ) メキシコシティ ( メキシコ ) ニューデリー ( インド ) サンジョセドスカンポス ( ブラジル ) ヘルマナス ( 南アフリカ共和国 ) シドニー ( オーストラリア ) 19 国際協力によって宇宙天気予報を推進

20 世界の宇宙天気 ( 運用 ) 関係組織 国連 国際科学会議 (ICSU) 宇宙平和利用委員会 (UN/COPUOS) 国際民間航空機関 (ICAO) 世界気象機構 (WMO) 国際宇宙環境サービス (ISES) ISWI (International Space Weather Initiative) WG 2009~2011 Long-Term Sustainability WG 2011~2014 Regular session 2015~ IAVSWOPSG (International Airways Volcano Watch Operations Group) 2009~ WG-MISD (Meteorological Information and Service Development) 2015~ ICTSW (International Coordinate Team for Space Weather) 2009~ Space Weather Workshop (NOAA) European Space Weather Week 20 Asia-Oceania Space Weather Alliance (NICT) 2010~

21 アジアにおける宇宙天気研究活動のイニシアティブ AOSWA: アジア オセアニア宇宙天気アライアンス (Asia-Oceania Space Weather Alliance) SEALION の枠組みを発展 キックオフ : 2010 年 10 月に 5 か国で開始 目的 : 宇宙天気の運営および研究に関する情報交換 現在 13 か国 26 機関が参加 第 1 回会合 : 2012 年 2 月 日, タイ チェンマイ 第 2 回会合 : 2013 年 11 月 4-7 日, 中国 昆明 第 3 回会合 : 2015 年 3 月 2-5 日, 日本 福岡 21

22 国内連携の新しい枠組み構築 科研費 : 新学術領域研究 太陽地球圏環境予測 A01 班 双方向宇宙天気予報システムの構築 大学 研究機関等 (NICT 含 ) 検証 評価 モデル 観測の提供 ニーズの提供 使いやすい情報の提供 ユーザー 国内の主要な宇宙天気関連研究機関が参加 放射線 航空の専門家が参画 京都大 名古屋大 東北大 放医研 原子力研 JAXA 気象研 九州大 NICT 国立天文台, 電気通信大 極地研 電子航法研 武蔵野美大 22

23 SEALION(South-East Asia Low-latitude Ionospheric Observation Network) King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang (KMITL) Chiang Mai University (CMU) National Institute of Aeronautics and Space (LAPAN) 東南アジア電離圏観測ネットワーク プラズマバブルを中心とする赤道域電波伝搬障害を研究する目的で 2003 年より NICT が構築 後の AOSWA の核となる フーツイチェンマイバンコクチュンポンバクリウプーケットコトタバン セブ イオノゾンデ GPSシンチレーション GPS 全電子数磁力計全天大気光カメラ University of San Carlos (USC) Hanoi Institute of Geophysics, Vietnamese Academy of Science and Technology (VAST) 23

24 日本海 東シナ海上空の電離圏観測 航空運用に宇宙天気情報が利用されることから 海上電離圏情報を得ることが今後重要となってくる 現在海上電離圏情報を得る手段としては イオノゾンデ ( 電離圏レーダ ) の斜め伝搬観測 赤道越え電波伝搬 低高度衛星オカルテーション GPS ブイ が考えられる NICT は近隣国と連携し手法開発を進めている 図 : 韓国との連携による日本海 東シナ海上空の斜め伝搬観測 24

25 西太平洋上空の電離圏観測 現存する HF-TEP システム ( 大洗 ) 日本 豪州間の HF VHF 帯の電波伝搬の方向探査を定常的に行い プラズマバブルに伴う伝搬異常からその位置を推定するリモートセンシング手法を開 新規 VHF-TEP システム ( 山川 ) 発 25

26 地表から電離圏までの天気予報モデル 電離圏擾乱予測のための地球全体の数値モデル 細かい乱れを再現する局所数値モデル 電離圏 ( 高度 300km) 地表の温度 電離圏は太陽の影響とともに 地表近くの気象にも大きく影響を受ける 電離圏の天気予報をするためには 地表の天気を取り入れた予報モデルを作る必要がある NICT は地球全体を見渡すとともに 細かい変化をとらえるモデルづくりを進めている 26

27 航空運用に対応した電離圏擾乱情報の提供 27

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