IUGONET 解析ソフトウェアの開発田中良昌 1 鍵谷将人 2 新堀淳樹 3 堀智昭 4 小山幸伸 5 林寛生 3 上野悟 6 阿部修司 7 吉田大紀 5 河野貴久 4 三好由純 4 金田直樹 6 + 各機関の大学間連携プロジェクト参加メンバー 1 極地研 2 東北大

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えつみひらみね
5 years ago
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1 九州大学学術情報リポジトリ Kyushu University Institutional Repository IUGONET 解析ソフトウェアの開発田中, 良昌国立極地研究所鍵谷, 将人東北大学大学院理学研究科惑星プラズマ大気研究センター新堀, 淳樹京都大学生存圏研究所堀, 智昭名古屋大学太陽地球環境研究所他出版情報 : バージョン :accepted 権利関係 :

各機関の大学間連携プロジェクト参加メンバー *1 極地研 *2 東北大惑星プラズマ大気研究センター *3 京大

2 IUGONET 解析ソフトウェアの開発田中良昌 *1 鍵谷将人 *2 新堀淳樹 *3 堀智昭 *4 小山幸伸 *5 林寛生 *3 上野悟 *6 阿部修司 *7 吉田大紀 *5 河野貴久 *4 三好由純 *4 金田直樹 *6 + 各機関の大学間連携プロジェクト参加メンバー *1 極地研 *2 東北大惑星プラズマ大気研究センター *3 京大生存圏研究所 *4 名古屋大学太陽地球環境研究所 *5 京大理地磁気センター *6 京大理附属天文台 *7 九大宙空環境研究センター 1

3 IUGONET 解析ソフトウェアの概要 IDL(Interactive Data Language) で書かれた TDAS(Themis Data Analysis Software suite) と呼ばれる解析ソフトウェアをベースにして開発を行う内部磁気圏探査ミッション ERG の ERG サイエンスセンターと協力しながら開発を進める有償の IDL ライセンスを持っていないユーザーには解析ソフトウェアの実行ファイルを提供する (ITT から無償提供される IDL の実行環境 IDL-Virtual Machine により使用可能 ) 2

4 本講演の内容要求仕様 TDASの特徴開発の進捗状況 ( 動画による解説 ) 今後のスケジュールまとめ 3

5 要求仕様 1 1. サイエンスターゲットは? < 超高層大気長期変動に関連したテーマ> No. サイエンスターゲットデータ描画方法 1 太陽彩層輝度と地球に到達する日光スペクトルの紫外線域強度との相関が良く地球大気の気温の変動との関連性を調査する上で有効な指標となり得るという報告あり 2 電離圏電気伝導度の長期変動と地上磁場観測の長期変動との比較 ( 静穏時の地磁気変動の大きさは伝導度の general trend で決まるはず ) さらに太陽の光球輝度彩層輝度の長期変動との比較 ( 太陽からの紫外線強度が地球電離圏の電気伝導度の general trend を決めているはず ) 3 赤道 MLT 領域での南北風の長期間観測 ( ) : インド (Tirunelveli での MF レーダー観測 ) では北向き風速の減尐トレンドがインドネシア (Jakarta の流星レーダーと Pameungpeuk の MF レーダー ) では北向き風速が年は減尐し年は増大しているのが観測された前者は地球温暖化トレンドと関連している可能性があり後者は太陽活動の 11 年周期と関係があるのかもしれない太陽彩層輝度, 気温光球輝度彩層輝度, 地磁気データ ( 静穏時 ) 赤道 MLT 領域での南北風 ( MF レーダー, 流星レーダー観測 ), 地上気温, 太陽黒点数など時系列スタックプロット時系列スタックプロット時系列スタックプロット, ( 時刻 - 高度コンター ) 4 VLF 帯電波強度データに含まれる雷空電と赤道大気の観測量や電離層パラメータには相関があることが期待される雷空電 (VLF 帯電波強度 ), 赤道大気の観測量や電離層パラメータ 5 Sq 等価電流系 ( 観測モデル ) の長期変動との相関解析グローバル地磁気データ, 中性風速度, 太陽彩層輝度, F10.7 時系列スタックプロット 2 次元ベクトル表示 (or 2 次元画像表示 ) 4

6 要求仕様 1 つづき < 磁気嵐サブストームに関連したテーマ > No. サイエンスターゲットデータ描画方法 6 オーロラ活動と極域から中低緯度に向かう熱圏風の強さとの相関オーロライメージャデータ, AE 指数, 熱圏風 7 コーラスと磁気嵐の相関関係 350Hz-2kHzのVLF 強度, Kp 指数, Dst 指数, 太陽風パラメータ時系列スタックプロット, ケオグラム時系列スタックプロット 8 Pc1 波動と磁気嵐との相関関係誘導磁力計データ, Dst 指数時系列スタックプロット, ダイナミックスペクトル表示複数種類の時系列データのスタックプロットが作れることが優先! 2 次元画像データの表示解析ツールも必要 9 Dessler-Parker-Sckopke relation の検証 Dst 指数, 磁気圏衛星粒子データ時系列スタックプロット 10 磁気モーメント ( 地磁気強度 ) と Dst の長期相関地磁気強度, Dst 指数時系列スタックプロット 11 オーロラヒスとサブストームの関係 4kHz-30kHzのVLF 強度, AE 指数時系列スタックプロット < その他 > 12 メートル波帯太陽電波バーストの高感度高時間分解観測から微細だがエネルギー総量は巨大な粒子加速現象の究明 13 外部磁場の長期変動から地球深部構造内部磁場の長期変動から外核のダイナミクスを調べるメートル波帯太陽電波バースト, 太陽面での活動領域 (VIS- X) 地磁気データ時系列スタックプロット, ダイナミックスペクトル表示, 2 次元画像動画表示, イベント矢印表示時系列スタックプロット 5

7 要求仕様 2 2. どのような表示解析が必要か? 1. 複数データの時系列スタックプロット 2. 長期間の時系列プロット 3. 自由な横軸 ( 時刻範囲 ) 縦軸( 強度 ) の変更できればシームレスに 4. 差分やフィルターをかけたデータの表示 5. ダイナミックスペクトル表示 ( 太陽電波地磁気等 ) 6. ケオグラム ( オーロラ等 ) 7. 時刻 - 高度コンター ( 中性風速レーダーエコー強度等 ) 8. 時刻 -L 値コンター (F 層プラズマ速度レーダーエコー強度等 ) 9. 時刻 - 緯度コンター (F 層プラズマ速度レーダーエコー強度等 ) 10. 鉛直プロファイル ( 温度風速水蒸気等 ) 次元画像の一部分を取り出した時系列プロット ( 太陽画像等 ) 次元画像表示 ( 太陽画像大気光等 ) 次元動画表示 ( 太陽画像大気光等 ) 次元ベクトル表示 (Sq 等価電流系 ( 縦軸 : 緯度横軸 : 地方時磁場データから算出した電流を矢印で表す )) 15. イベントリストを矢印などで表示 ( フレアイベント等 ) 16. データ提供元や謝辞を図中に表示 a. 既に実現できる : 1~10 b. 今後開発改良が必要 : 8~16 時系列プロットについては TDAS でかなりの部分が実現可能 2 次元画像表示が主な開発項目か? 6

8 TDAS (THEMIS Data Analysis Software suite) 開発元 UCB, UCLA 言語 IDL( 太陽地球惑星科学分野で広く使われている ) データのファイルフォーマット CDF フォーマット ( 一部それ以外もあり ) 特徴時系列データの表示解析に強い GUI あり ERG 衛星ミッションの解析ソフトウェアとして採用が決定 IDL Virtual Machine を利用して解析ソフトウェアの実行ファイルを配布できる 7

TDAS の特徴データのダウンロード ~ 読み込みが非常に簡単ユーザーの PC 2 自動でディレクトリを作成整理して保存

thm_load_ > tplot, TDAS on IDL 1 インターネット越しに自動ダウンロード (by http) 3

データサーバー群 SSL, Berkeley THEMIS, GBO (ISAS で大部分をミラー中 ) CDAWeb OMNI,

9 TDAS の特徴データのダウンロード ~ 読み込みが非常に簡単ユーザーの PC 2 自動でディレクトリを作成整理して保存ローカル HDD たった 3 つのコマンドだけでプロットまでできる > timespan, yyyy-mm-dd > thm_load_ > tplot, TDAS on IDL 1 インターネット越しに自動ダウンロード (by http) 3 日時欲しいデータ種を指定するだけで 1,2,3 を自動実行データを IDL 上に tplot 変数としてロードデータサーバー群 SSL, Berkeley THEMIS, GBO (ISAS で大部分をミラー中 ) CDAWeb OMNI, ACE, Wind etc. WDC, Kyoto Dst, AU/AL 新データ 1 新データ 2 ユーザーはデータファイルがどこにあるかを気にせず解析ができる 8

10 時系列スタックプロット TDAS で可能な様々な解析プロットウェーブレット変換フーリエ変換オーロラの 2 次元画像 9

11 TDAS の GUI GUI を使うことで IDL の初心者でも比較的簡単に解析ができる有償の IDL ライセンスを持たないユーザーには IDL でコンパイルされた GUI の実行ファイル 1 を提供する予定である 1 は ITT より無償提供される IDL の実行環境 (IDL-Virtual Machine) により利用可能となる TDAS の GUI について実行ファイルを作って IDL-VM 上で実行可能なことは既に確認済み 10

12 ユーザーの PC 解析ソフトウェア開発の流れ 1 各機関のデータベースの整備地磁気, HF レーダー, 全天イメージャ, etc. IDL-TDAS プロットダウンロード + データ読み込み CDF ファイルメタデータ実データ tplot 変数 ERG-SC と協力 3 必要な表示解析プログラムの開発 2 ロードプログラムの開発 iug_load_ CDF 化する予定がないもの実データファイル ( テキスト, 独自バイナリ等 ) 4 GUI の開発 5 マニュアル作成講習会の実施 erg_load_ 地磁気 HF レーダー etc... ERG-SC と協力メタデータファイル (IUGONET で作成 ) 11

13 進捗状況 1 これまでに作成したロードプログラム erg_load_gmag_mm210 ; 210 度地磁気観測網磁場データ erg_load_gmag_nipr ; 極地研磁場データ (iug_load_gmag_niprも同じ) erg_load_sdfit ; SuperDARNレーダーデータ iug_load_blr_kot ; Kototabang 境界層レーダー iug_load_blr_sgk ; 信楽境界層レーダー iug_load_blr_srp ; Serpong 境界層レーダー iug_load_ear_trop ; 赤道大気レーダー (EAR) 対流圏データ iug_load_ear_iono ; 赤道大気レーダー (EAR) 電離圏データ iug_load_gmag_pc3 ; 東北大 Pc3 指数データ iug_load_gmag_serc ; MAGDAS 磁場データ iug_load_gmag_wdc ; WDC 磁場データ ( kak, dst, ae, sym 等 ) iug_load_iprt_sun ; 太陽 VHF 帯スペクトルデータ iug_load_meteor_kot_nc ; Kototabang 流星レーダーデータ iug_load_meteor_mu ; MUレーダー流星観測データ iug_load_mf_nipr ; 極地研 MFレーダーデータ iug_load_mf_pam_nc ; Pameungpeuk MFレーダーデータ iug_load_mf_pon ; Pontianak MFレーダーデータ iug_load_mu_trop ; MUレーダー対流圏データ etc erg_load_ は ERG-SCで作成 12

14 進捗状況 2 動画による解析ソフトウェアの紹介動画 1: 昭和基地 MFレーダー ( 極地研 ) 北海道 SuperDARN レーダー ( 名大 ) コトタバン流星レーダー( 京大 RISH) のデータをプロットする動画 2: Dst 指数とAE 指数 ( 京大 WDC) を1ヶ月分プロットしクリックした日時のFMT 太陽画像 ( 京大飛騨天文台 ) を描画動画 3: GUIを使って MAGDAS KUJ 磁力計 ( 九大 ) 昭和基地地磁気 ( 極地研 ) のデータ並びにそのダイナミックスペクトルをプロットする 13

15 2010 年 8~9 月今後のスケジュール主要なデータのロードプログラムの開発 2 次元データ解析ツールの仕様を検討 2010 年 10~12 月 GUI への組み込み 2 次元データ解析ツールの開発 2011 年 1~3 月ドキュメントの整備解析ソフト講習会ただし上記開発には各機関のデータ公開のポリシーや実データデータベースの整備状況が密接に絡んでくるデータの優先順位や描画方法の優先順位を考慮し調整しながら開発を行っていく必要がある 14

16 まとめ解析ソフトウェアは TDAS をベースにして ERG-SC と協力しながら開発している現在各機関の主要データのロードプログラムの作成を進めている TDAS の GUI に IUGONET のデータを組み込んだこの GUI の実行形式ファイルを作ることが可能であることを確認した 2 次元データの表示解析ツールは 9 月を目処に仕様を策定しその後開発を行う予定である会場に用意した PC を使って解析ソフトウェアを体験してください 15

17 長期間プロットの例 (2003 年 1 年間 ) 2003 年 10 月に大規模太陽フレア磁気嵐が発生あるイベントに着目して複数の異種データをプロットすることが超高層大気長期変動のメカニズムを探る第一歩 16

IUGONET 解析ソフトウェアの紹介田中良昌 1 鍵谷将人 2 新堀淳樹 3 堀智昭 4 小山幸伸 5 林寛生 3 上野悟 6 阿部修司 7 吉田大紀 5 河野貴久 4 三好由純 4 金田直樹 6 + 各機関の大学間連携プロジェクト参加メンバー 1 極地研 2 東北大

IUGONET 解析ソフトウェアの紹介田中良昌 *1 鍵谷将人 *2 新堀淳樹 *3 堀智昭 *4 小山幸伸 *5 林寛生 *3 上野悟 *6 阿部修司 *7 吉田大紀 *5 河野貴久 *4 三好由純 *4 金田直樹 *6 + 各機関の大学間連携プロジェクト参加メンバー *1 極地研 *2 東北大九州大学学術情報リポジトリ Kyushu University Institutional Repository IUGONET 解析ソフトウェアの紹介田中, 良昌国立極地研究所鍵谷, 将人東北大学大学院理学研究科惑星プラズマ大気研究センター新堀, 淳樹京都大学生存圏研究所名古屋大学太陽地球環境研究所堀, 智昭名古屋大学太陽地球環境研究所他 http://hdl.handle.net/2324/20295