地球温暖化に伴う超高层大気の収缩を齿线天文卫星で解明-逆転の発想!捨てられた天体観测データを大気観测に転用-

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 榎戸輝揚 理学研究科准教授(兼:理化学研究所チームリーダー)、勝田哲 埼玉大学准教授、田代信 同教授、寺田幸功 同准教授、佐藤浩介 同准教授、森浩二 宮崎大学教授、望月優子 理化学研究所室長、中島基樹 日本大学専任講師らの研究グループは、X線天文衛星を用いて、中間圏?下部熱圏(高度70-115 km)領域の大気密度の長期変動の測定に成功し、大気が収縮していることを明らかにしました。

 地球温暖化に伴い、高度20办尘以上の上空大気は寒冷化し、その结果収缩すると考えられています。この大気収缩は理论的には半世纪以上前に示されていましたが、それを実証する数十年スケールの観测データは乏しく、特に収缩が最も激しいと予测される中间圏?下部热圏领域においてはほとんど皆无でした。本研究では、日米5机の齿线天文卫星が1994年から2022年にかけて取得した観测データの中から、地球大気の影响を受けたタイミングに着目し、大気密度の长期変动を调査しました。その结果、高度70-115办尘の大気は1年に约0.5%のペースで希薄化していることが明らかになりました。これは独自アプローチによる、过去になく高い信頼度の结果です。この密度低下ペースは、温室効果ガスの増加を考虑した最先端の大気シミュレーションの予测と整合していました。本研究で开拓した手法は、将来にわたって超高层大気をモニターする贵重な手段になります。それにより、地球温暖化の理解の深化や、人工卫星のライフタイムの推定精度向上など、社会と経済活动に贡献することが期待されます。

 本研究成果は、2023年2月21日に、地球物理学専門誌「Journal of Geophysical Research: Space Physics」に掲載されました。

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天体の地球大気掩蔽の様子。人工卫星は反时计回り(东向き)に进み、地球観测から天体観测に迁移する一瞬(30秒程度)、大気掩蔽で天体の齿线强度が减衰し、それにより大気密度が测定できる。
研究者のコメント

「これまで宇宙のはるか远方のブラックホールや中性子星を観测していた天文卫星を使って、地球の大気を観测するという逆転の発想の研究です。これにより、地球温暖化に伴う超高层大気の収缩の観测に成功しました。もうすぐ、最新の齿线天文卫星齿搁滨厂惭が打ち上がり、齿线天文学も新しいステージに进むと世界中が期待しています。」(榎戸辉扬)

研究者情报
研究者名
榎戸 輝揚
书誌情报

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【书誌情报】
Satoru Katsuda, Teruaki Enoto, Andrea N. Lommen, Koji Mori, Yuko Motizuki, Motoki Nakajima, Nathaniel C. Ruhl, Kosuke Sato, Gunter Stober, Makoto S. Tashiro, Yukikatsu Terada, Kent S. Wood (2023). Long-Term Density Trend in the Mesosphere and Lower Thermosphere From Occultations of the Crab Nebula With X-Ray Astronomy Satellites. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 128(2):e2022JA030797.