電波観測を用いたリアルタイム宇宙天気予報システムの構築

利用无线电观测构建实时空间天气预报系统

基本信息

批准号：
15J09524
负责人：
岩井一正
金额：
$ 2.08万
依托单位：
National Institute of Information and Communications Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J09524/
关键词：
太陽宇宙天気電波観測 FPGA コロナ電波天文デジタル分光

项目摘要

太陽の大気コロナでは、フレアに代表される爆発現象や、コロナ質量放出(以下CME)と呼ばれるプラズマ雲の放出現象が発生する。その過程では、強い電波放射(太陽電波バースト)が発生する。粒子の伝搬速度よりも電波の伝搬速度は速いため、電波バーストの検出は宇宙天気災害の有効な予報手段となる。山川望遠鏡は受け入れ研究機関であるNICTが新たに開発した太陽電波望遠鏡である。観測周波数帯域は70MHz - 9GHzであり、フレアに起因する太陽電波バーストの発生周波数帯域をほぼ全てカバーできる。本望遠鏡にはFPGAを用いた最新鋭のデジタル分光計OCTAD-Sが搭載され、観測する全帯域で8msの時間分解能で連続観測が可能である。本年度はこの新型分光計の性能評価および査読論文への投稿を行った。論文は現在査読中である。論文化と並行して山川望遠鏡を用いた太陽電波バーストの定常観測を行った。その結果、多数の電波バーストの受信に成功した。特に2016年4月18日に発生した太陽フレアに伴う電波バーストは、NICTが毎日行っている宇宙天気予報の直前に発生した。そのため関連する太陽フレアによって発生した高エネルギー粒子の地球への到来を、電波バーストの情報から到来前に予測し、予報発令に反映させることに成功した。この予報成功は本研究の重要な目的の達成を意味する。今後は電波バーストの自動認識システムを付加することで、粒子の到来前予測の例を増やすことが課題である。この他、山川望遠鏡と相補的な情報が得られるミリ波・サブミリ波の太陽観測を実現するために野辺山45m望遠鏡による太陽観測実験を行い、高度高度な較正手法を開発した。この技術を応用して日米欧の国際協力で建設された大型ミリ波・サブミリ波電波干渉計ALMAによる太陽観測国際チームに参画し、ALMAを用いた世界初の太陽観測実験を成功させることに大きく貢献した。

在日冕中，会发生耀斑和称为日冕物质抛射（CME）的等离子云发射等爆炸现象。在此过程中，会产生强烈的射电辐射（太阳射电爆发）。由于无线电波的传播速度比粒子的传播速度快，因此无线电波爆发的探测是预测空间天气灾害的有效手段。山川望远镜是主办研究机构NICT最新研制的太阳射电望远镜。观测频段为70MHz～9GHz，几乎涵盖了因耀斑而发生太阳射电爆发的所有频段。该望远镜配备了采用FPGA的最先进的数字光谱仪OCTAD-S，能够在所有观测波段以8毫秒的时间分辨率进行连续观测。今年，我们评估了这种新型光谱仪的性能并提交了一篇同行评审的论文。该论文目前正在接受同行评审。在发表论文的同时，我们使用山川望远镜对太阳射电爆发进行了定期观测。结果，我们成功地接收到了许多无线电波爆发。特别是，2016 年 4 月 18 日发生的与太阳耀斑相关的射电爆发发生在 NICT 每日太空天气预报之前。因此，我们成功地根据射电爆发信息预测了相关太阳耀斑产生的高能粒子到达地球之前的情况，并将其反映在发布预报中。这一成功的预测意味着本研究的重要目标的实现。未来的挑战是通过添加无线电波爆发的自动识别系统来增加粒子到达前预测的示例数量。此外，我们还利用野边山45m望远镜进行了太阳观测实验，并开发了先进的校准方法，实现了毫米波和亚毫米波太阳观测，为山川望远镜提供了补充信息。应用该技术，我们将参加使用日本、美国和欧洲国际合作建设的大型毫米波/亚毫米波射电干涉仪ALMA的国际太阳观测小组，并成功进行世界首次太阳观测使用 ALMA 的实验贡献很大。