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理工学部 教員紹介

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藤原 均

 
アバター
研究者氏名藤原 均
 
フジワラ ヒトシ
URLhttps://sites.google.com/site/hfujiwara630/home
所属成蹊大学
部署理工学部 共通基礎
職名教授
学位博士(理学)(東北大学)
その他の所属国立極地研究所

プロフィール

<<研究分野と背景>>
大気上端に位置する熱圏・電離圏領域(高度、およそ100-800 kmの領域)は、人工衛星やスペースシャトルが飛翔しオーロラが乱舞する、宇宙空間と大気との境界領域である。上方(磁気圏)からの太陽風起源のエネルギーと、下方(対流圏・成層圏・中間圏)からの大気波動等のエネルギー・運動量流入によって、熱圏・電離圏が激しく変動する様子が近年の観測・数値シミュレーションから明らかとなってきた。また、熱圏・電離圏の変動予測は、GPS 測位に代表される通信システムの高度な宇宙利用の結果、その安全な運用のために情報・通信、航空宇宙分野においても重要な研究課題となっている。

<<主な研究テーマ>>
1. 地球大気全域大循環モデル開発とシミュレーション 
九州大学グループとの共同により、地表から大気上端までを計算可能な数値モデルの開発に世界で初めて成功した[Miyoshi and Fujiwara, 2003]。高度約 300 km の領域でオーロラエネルギー流入によって極域で励起される大規模波動に加えて、昼夜境界や真夜中の温度異常帯でも地球の自転にともなって伝搬性の大気擾乱が励起される可能性がはじめて示された[Fujiwara and Miyoshi, 2006]。さらに、高度300 kmの高高度においても対流圏起源と考えられる大気変動が見つかっており、次々と新しい成果が生まれつつある[例えば、Fujiwara and Miyoshi, 2009, 2010]。

2. 欧州非干渉散乱レーダー観測研究 
極域熱圏・電離圏での大気運動やエネルギー収支を調べるため、国際共同で北欧に設置されている欧州非干渉散乱(European incoherent scatter: EISCAT)レーダー・データの解析を行ってきた。
下部熱圏では、強い鉛直シアー(> 50 m/s/km)を伴った水平風がしばしば観測されるが、その成因や熱圏での運動量・エネルギー収支に果たす役割については理解が及んでいない。EISCATデータから水平風プロファイルを高時間分解能で導出し、(シアー不安定に起因する)乱流エネルギー散逸量と磁気圏から流入する電磁エネルギー散逸量の同時推定にはじめて成功した [Fujiwara et al., 2004]。また、地磁気擾乱時の極冠域で電離圏・熱圏加熱現象についても新たな知見が得られている [Fujiwara et al., 2007; Fujiwara et al., 2014]。2010-2016年度にはEISCAT特別実験が採択され、極冠域での熱圏・電離圏変動について詳細を調べている。

3. 大気圏・電離圏統合モデル開発
衛星通信等の宇宙通信が我々の生活に不可欠となった結果、熱圏・電離圏変動による通信障害は航空機や船舶のGPS測位を不能とし重大事故を引き起こす可能性を伴うようになった。しかしながら、モデリング研究の遅れと基礎データの不足などからここでの変動予測は天気予報のレベルにはほど遠い。熱圏・電離圏の数値予報のためのシステム構築と観測データに基づく素過程のモデリングを実施している。本研究では、九州大学、情報通信研究機構、国立極地研究所、名古屋大学、京都大学グループとの共同によって研究を進めている。(Jin et al., 2011など)

4. 宇宙機軌道データ等からの熱圏大気質量密度の推定
人工衛星や他の宇宙機の軌道データや加速度計データを用いることにより、熱圏領域の大気質量密度が推定できる。しかしながら、現状では、広範囲にわたっての高時空間分布の推定は困難であり、これまで観測が十分ではなかった高度200-300kmでの密度推定のための研究を進めている(JAXA、九州大学との共同研究)。本研究課題は、宇宙機に働く大気摩擦力の推定(予測)にもつながるものであり、宇宙機の安全な運用において重要と考えられる。

研究キーワード

 
宇宙天気 , 超高層物理学 , 熱圏 , 電離圏 , オーロラ , 宇宙環境

研究分野

 
  • 地球惑星科学 / 超高層物理学 / 

経歴

 
2011年4月
 - 
現在
成蹊大学 理工学部 教授
 
2010年1月
 - 
2011年3月
東北大学 大学院理学研究科 地球物理学専攻 准教授
 
1996年
 - 
1999年
京都造形芸術大学 講師
 
2002年
 - 
2003年
ロンドン大学ユニバーシティカレッジ
 
1999年
 - 
2009年
東北大学 大学院理学研究科 助手 (2007年より助教)
 

学歴

 
 
 - 
1996年
東北大学 理学研究科 地球物理学
 
 
 - 
1991年
東北大学 理学部 宇宙地球物理学科
 

委員歴

 
2014年
 - 
現在
情報・システム研究機構国立極地研究所  非干渉散乱レーダー委員会委員
 
2013年4月
 - 
2016年3月
日本気象学会  堀内賞推薦委員会
 
2013年4月
 - 
2015年3月
地球電磁気・地球惑星圏学会  大林奨励賞推薦委員会
 
2011年4月
 - 
2015年3月
Earth Planets and Space  Editor
 
2011年
 - 
2013年
情報・システム研究機構 国立極地研究所  非干渉散乱レーダー委員会 特別実験審査部会 委員
 

受賞

 
2010年
日本気象学会堀内賞
 

Misc

 
Energetic electron precipitation associated with pulsating aurora: EISCAT and Van Allen Probe observations
Miyoshi, Y., S. Oyama, S. Saito, S. Kurita, H. Fujiwara, R. Kataoka, Y. Ebihara, C. Kletzing, G. Reeves, O. Santolik, M. Clilverd, C. J. Rodger, E. Turunen, and F. Tsuchiya
Journal of Geophysicaal Research   doi: 10.1002/2014JA020690   2015年   [査読有り]
The geospace response to variable inputs from the lower atmosphere: a review of the progress made by Task Group 4 of CAWSES-II
Jens Oberheide, Kazuo Shiokawa, Subramanian Gurubaran, William E Ward, Hi-toshi Fujiwara, Michael J Kosch, Jonathan J Makela, and Hisao Takahashi
Progress in Earth and Planetary Science      2015年   [査読有り]
A case study of gravity wave dissipation in the polar MLT region using sodium LIDAR and radar data
Takahashi, T., S. Nozawa, M. Tsutsumi, C. Hall, S. Suzuki, T. T. Tsuda, T. D. Ka-wahara, N. Saito, S. Oyama, S. Wada, T. Kawabata1, H. Fujiwara, A. Brekke, A. Manson, C. Meek, and R. Fujii
Annales Geophysicae   1195-1205   2014年   [査読有り]
Thermal and dynamical changes of the zonal mean state of the thermosphere during the 2009 SSW: GAIA simulations
Liu Huixin, Yasunobu Miyoshi, Saburo Miyahara, H. Jin, H. Fujiwara, H. Shina-gawa
Journal of Geophysicaal Research      2014年   [査読有り]
Extreme ion heating in the dayside ionosphere in response to the arrival of a coronal mass ejection on 12 March 2012
Fujiwara, H., Nozawa, S., Ogawa, Y., Kataoka, R., Miyoshi, Y., Jin, H., and Shina-gawa, H
Annales Geophysicae   doi:10.5194/angeo-32-831-2014   2014年   [査読有り]

書籍等出版物

 
プラズマ原子分子過程ハンドブック
大阪大学出版会   2011年3月   
学生のためのコンピュータ活用術
昭和堂   1998年   

講演・口頭発表等

 
The impact of atmospheric waves on the O2 1.27-μm night-glow distribution
38th COSPAR Scientific Assembly 2010   2010年   
Effects of upward propagating atmospheric waves on day-to-day variations in the upper atmosphere by using an atmosphere-ionosphere coupled model
38th COSPAR Scientific Assembly 2010   2010年   
Development of an ionospherie-atmosphere coupled model for space weather forcast
38th COSPAR Scientific Assembly 2010   2010年   
Wavy structures of temperature and density in the polar thermosphere simulated by a whole atmosphere GCM
38th COSPAR Scientific Assembly 2010   2010年   
木星熱圏極域3次元大気運動による磁気圏・電離圏結合系の制御
地球惑星科学関連学会連合大会   2010年   

所属学協会

 
地球電磁気・地球惑星圏学会 , American Geophysical Union , 日本気象学会 , 日本地球惑星科学連合

Works

 
マイクロサテライト・地上観測連携による高々度放電発光と地球ガンマ線現象の解明
2007年 - 2012年
スペクトル取得型光学オゾンゾンデの開発
2007年 - 2010年
太陽活動が及ぼす地球大気への影響のモデリングと定量化
2005年 - 2009年
地表から大気上端までの大気大循環モデルの開発と数値シミュレーション
2003年
北欧非干渉散乱レーダーを用いた熱圏/電離圏領域でのエネルギー収支の研究
2001年

競争的資金等の研究課題

 
大気全域大循環モデルを用いた中間圏・熱圏変動の数値シミュレーション
共同研究
研究期間: 2002年   
北欧非干渉散乱レーダーデータを用いた極域熱圏/電離圏領域のエネルギー収支に関する研究
共同研究
研究期間: 2001年   
中間圏・熱圏物理化学過程のモデリング
その他の研究制度
研究期間: 1996年   
地磁気擾乱時における人工衛星への大気ドラッグの影響評価