Transcript H17極地研監査説明051125 - 極域科学計算機利用者ガイド

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
氏名
○門倉昭
佐藤夏雄
麻生武彦
江尻全機
宮岡宏
田口真
岡田雅樹
海老原裕輔
金尾政紀
所属
極地研
極地研
極地研
極地研
極地研
極地研
極地研
極地研
極地研
E-mail
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
関連課題
②
②
③④
①
③④
②
①
①
⑤
樋口知之
上野玄太
尾形良彦
田邉國士
統数研
統数研
統数研
統数研
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
①②④
①
⑤
③④
北本朝展
児玉和也
佐藤真一
孟洋
情報研
情報研
情報研
情報研
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
②
③
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）、
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
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】
・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
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
観測を説明できるよ
うな境界条件を探す
【データ同化】
観測
（合わな
い）
IMAGE衛星によ
る観測結果と比較
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。
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）
Auroral Conjugate Observation at Syowa and Iceland
Visualization of the conjugate foot prints of the geomagnetic field lines
Mapping of Northern/Southern hemispheres
with geomagnetic coordinate
All-Sky TV data (x 12 speed)
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
Tracing temporal variation of conjugate location of Syowa
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。
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）
ALIS (Aurora Large Imaging System)
IRF, Kiruna, Sweden
For aurora CT
ALIS – Aurora Tomography
557.7nm
Reconstructed field-aligned profile of aurora luminosity
557.7 nm
Feb 9 1997 557.7nm
Comparison with
model calculation
Direct collision
Via N2
Modelled 5577 emission rate
「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
Images from space
64x64pixes、exposure40msec、every120msec
FOV ca150km res~2,3km
•ESA/ISA;
Electron/Ion
Spectrum
Analyzer1012000eV/q
Aurora Tomographic reconstruction simulation
by ALIS-れいめい衛星 conjunction
vertical
horizontal
「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
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。
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）
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
Allsky Images @Tromso
16:00UT
17:00UT
18:00UT
19:00UT
20:00UT
21:00UT
UHF radar beam
Cloudy
Overcast
Overcast
Cloudy
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
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。
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
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
AAD
2005年７月10日
Sumatra Eq.; Dec. 2004
Antarctica
Balleny Eq.; Mar. 1998
１９９４年１２月1日
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。
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).