スーパーデュアルオーロラレーダーネットワーク | |
| 設立 | 1993 （1993年） |
|---|---|
| 目的 | 電離層の研究 |
| 所属 |  ラ・トローブ大学
 ペンシルベニア州立大学 |
スーパーデュアルオーロラレーダーネットワーク（SuperDARN）は、北半球と南半球の両方に設置された41基の高周波（HF）レーダー[1] [2]で構成される国際的な科学レーダーネットワークです。SuperDARNレーダーは主に電離層のF領域における高緯度プラズマ対流のマッピングに使用されます が、沿磁力線電流、磁気再結合、 地磁気嵐と磁気磁気圏磁気磁気波、流星電離雲を介した中間圏風、および半球間プラズマ対流非対称性など、より広範な地球宇宙現象の研究にも使用されます。[ 2 ]
SuperDARN コラボレーションは、JHU/APL、バージニア工科大学、ダートマス大学、アラスカ大学フェアバンクス校地球物理学研究所、サスカチュワン大学宇宙大気研究所、レスター大学、ランカスター大学、ラ・トローブ大学、名古屋大学太陽地球環境研究所、英国南極観測局、宇宙天体物理学・惑星学研究所(INAF-IAPS イタリア) が運用するレーダーで構成されています。
歴史
1970年代から1980年代にかけて、スカンジナビア双極オーロラレーダー実験（STARE）の超短波（VHF）コヒーレント散乱レーダーは、沿磁力線E領域電離圏不規則構造の研究に使用されました。視野が重なり合う2台のレーダーを用いることで、E領域電離圏プラズマ流の2次元速度ベクトルを決定することができました。[ 2 ]しかし、不規則構造はレーダー波ベクトルが散乱領域における磁場に垂直な場合にのみ観測されました。
これは、VHF周波数では送信レーダー波ベクトルの屈折があまり大きくないため、VHFで運用する際に問題が発生することを意味していました。そのため、高緯度では垂直性要件を満たすのが困難でした。しかし、HF周波数ではレーダー波ベクトルの屈折が大きくなるため、高緯度でも垂直性要件を満たすことができます。電離層における電波の屈折は、アップルトン・ハートリー方程式に支配される複雑な非線形現象です。
1983年、カナダのラブラドール州グースベイで、16基の対数周期アンテナを備えた可動ビームHFレーダーの運用が開始されました。[ 1 ]グースベイレーダーによるF領域電離層プラズマ速度の測定値をソンデストロム非干渉散乱レーダーと比較した結果、グースベイレーダーはF領域プラズマ対流速度を測定できることが明らかになりました。磁気共役レーダーは、1988年に南極のハレー研究基地に極域英米共役実験（PACE）の一環として建設されました。PACEは、電離層と磁気圏の現象を同時に共役観測する研究を可能にしました。[ 2 ]
PACEでは2次元電離層速度の単一成分しか測定できなかったため、2次元電離層速度を測定することが有利であることが明らかになりました。1989年にシェッファービルに設置された2番目のコヒーレント散乱レーダーとグースベイの速度測定値を組み合わせることで、F領域電離層速度の2次元測定が可能になりました。
この研究は、視野が重複するレーダー対を備えたHFレーダーネットワークであるSuperDARNの構築につながりました。この配置により、電離層プラズマ対流速度の2次元的な全速度測定が可能になりました。データ同化モデルの進歩により、最近ネットワークに追加されたレーダーは必ずしも視野が重複しているわけではありません。北半球または南半球のすべてのSuperDARNレーダーのデータを用いることで、電離層プラズマ対流パターン、すなわちF層高度（300 km）における高緯度プラズマ速度のマップを決定できます。[ 2 ]
主な目標
SuperDARN の主な目標は、次のことを決定または調査することです。
- 地球規模の対流構造 - 高緯度電離層におけるプラズマ対流の構成を地球規模で把握します。
- 地球規模の対流ダイナミクス - 高緯度電離層におけるプラズマ対流のダイナミクスを地球規模で解明する。（これまでの高緯度対流研究は、主に統計的かつ時間平均的な研究であった。）
- サブストーム - IMF 条件の変化による極冠の膨張と収縮に関するさまざまな理論をテストし、夜側の大規模な応答、サブストームに対する対流パターンを観測します。
- 電離層における大気重力波の特徴[ 4 ]
- 高緯度プラズマ構造、そして
- 電離層の不規則性
オペレーション
SuperDARNレーダーは、 8.0MHz（37m）から22.0MHz（14m）のHF帯で動作します 。 [ 2 ]標準動作モードでは、各レーダーは約3.24°の方位角分離の16ビームをスキャンし、スキャンの完了には1分かかります（ビームあたり約3秒の積分）。
各ビームは、距離がそれぞれ 45 km の 75 (または 100) の距離ゲートに分割されるため、各フルスキャンでレーダーは方位角 52°、距離 3000 km 以上をカバーします。これは、約 100 万平方 km の面積に相当します。
レーダーは電離層における プラズマ密度の不規則性のドップラー速度（およびその他の関連特性）を測定します。
Linuxが普及して以来、SuperDARNネットワークのデフォルトのオペレーティングシステムとなっています。このオペレーティングシステム（superdarn-ros.3.6）は現在、LGPLライセンスの下で提供されています。[1]
SuperDARNサイト
以下はバージニア工科大学工学部が管理するリストに基づいたSuperDARNサイトのリストです。[ 5 ]
2009年時点では、大規模な磁気嵐の際にオーロラ領域外のマッピングをサポートするために、ヘイズ、カンザス州（フォートヘイズ州立大学の近く）、オレゴン、アゾレス諸島のサイトの追加を含む、中緯度へのネットワークの拡張プロジェクトが進行中でした。[ 6 ]
廃止
* :南半球オーロラレーダー実験の一部
カバレッジ
北半球
- SuperDARN ネットワークは冷戦後期に西側で開発されたため、ロシアの北極圏のカバー範囲は狭い。
- 北ヨーロッパやアラスカからロシアの北極圏をカバーする可能性のある場所はたくさんあるが、カバー範囲はおそらく高品質ではないだろう。
- ロシアの大学はレスター大学と協力し、シベリアにHFレーダーを設置したが、国家の資金問題によりレーダーの運用は制限されている。
- 中国極地研究所は中緯度範囲を拡大し、SuperDARNの拡張部分を「AgileDARN」と名付けた[ 7 ]。
南半球
- 南極大陸は十分に覆われていますが、亜南極地域は海洋の広大な範囲のため、均一に覆われていません。
- Java VM リアルタイム表示ソフトウェアの相互運用性 (両極を同時に観察できる) はまだ開発中です。
アメリカ大陸向け SuperDARN ネットワークのリアルタイム Java アプレット表示
アンウィンレーダーは、ニュージーランドのインバーカーギル近郊のアワルア平原にある科学レーダーアレイです。
年次SuperDARNワークショップ
毎年、SuperDARNの科学コミュニティが集まり、SuperDARNの科学、運用、ハードウェア、ソフトウェア、その他SuperDARN関連の問題について議論します。このワークショップは、伝統的にSuperDARN PIグループのいずれかが主催しており、多くの場合、所属機関、またはレーダー施設付近などの別の場所で開催されます。SuperDARNワークショップの開催地と主催機関のリストは以下の通りです。
| 年 | 会場 | ホスト機関 |
|---|---|---|
| 2025 | アメリカ合衆国バージニア州ブラックスバーグ | バージニア工科大学（VT） |
| 2024 | 北京、中国 | 中国科学院国家宇宙科学センター |
| 2023 | ドラケンスバーグ、南アフリカ | クワズール・ナタール大学 |
| 2022 | オンライン | 中国科学院国家宇宙科学センター |
| 2021 | オンライン | サスカチュワン大学 |
| 2020 | オンライン | クワズール・ナタール大学 |
| 2019 | 山梨県富士吉田市 | 国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT） |
| 2018 | バニュルス＝シュル＝メール、フランス | 天体物理学・惑星研究研究所 (IRAP) |
| 2017 | サン・クイリーコ・ドルチャ、シエナ、イタリア | 国立天体物理学研究所（INAF）の宇宙天体物理学・惑星学研究所（IAPS） |
| 2016 | フェアバンクス、アラスカ州、米国 | アラスカ大学フェアバンクス校地球物理学研究所 |
| 2015 | レスター、イギリス | レスター大学電波・宇宙プラズマ物理学グループ（RSPP） |
| 2014 | ロングイェールビーン、スバールバル諸島、ノルウェー | スヴァールバル大学センター（UNIS） |
| 2013 | ムースジョー、サスカチュワン州、カナダ | サスカチュワン大学 |
| 2012 | 上海、中国 | 中国極地研究所 |
| 2011 | アメリカ合衆国ニューハンプシャー州ハノーバー | ダートマス大学 |
| 2010 | ハーマナス、南アフリカ | SANSA 宇宙科学（旧ハーマナス磁気観測所、HMO） |
| 2009 | カルジェーズ、コルシカ島、フランス | 国立科学研究センター (CNRS) |
| 2008 | ニューカッスル、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア | ニューカッスル大学数学・物理科学部 |
| 2007 | 北海道網走市 | 名古屋大学宇宙地球環境研究所 |
| 2006 | チンコティーグ、米国 | ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所（APL） |
| 2005 | カンブリア州、イギリス | 英国南極調査局（BAS） |
| 2004 | サスカトゥーン、カナダ | サスカチュワン大学 |
| 2003 | キルヤヴァ、フィンランド | |
| 2002 | アメリカ合衆国アラスカ州バルディーズ | アラスカ大学フェアバンクス校地球物理学研究所 |
| 2001 | ヴェネツィア、イタリア | |
| 2000 | ビーチワース、ビクトリア州、オーストラリア | ラ・トローブ大学 |
| 1999 | レイキャビク、アイスランド | |
| 1998 | 東京、日本 | 国立極地研究所（NIPR） |
| 1997 | イタラ動物保護区、南アフリカ | |
| 1996 | エリコットシティ、メリーランド州、米国 | |
| 1995 | マディングリー・ホール（英国ケンブリッジ） | 英国南極調査局 |
| 1994 | オルレアン、フランス | 天体物理学・惑星研究研究所 (IRAP) |
| 1993 | サスカトゥーン、サスカチュワン州、カナダ | サスカチュワン大学 |
参考文献
- ^ a b Greenwald, RA (1995年2月1日). 「DARN/SuperDARN」. Space Science Reviews . 71 ( 1–4 ): 761–796 . Bibcode : 1995SSRv...71..761G . doi : 10.1007/BF00751350 . S2CID 197458551 .
- ^ a b c d e f Chisham, G. (2007年1月1日). 「スーパーデュアルオーロラレーダーネットワーク（SuperDARN）の10年間：科学的成果、新技術、そして将来の方向性」 . Surveys in Geophysics . 28 (1): 33– 109. Bibcode : 2007SGeo...28...33C . doi : 10.1007/s10712-007-9017-8 .
- ^ Ruohoniemi、MJ 「VT SuperDARN ホーム: バージニア工科大学 SuperDARN」. 2025 年7 月 17 日に取得。
- ^ 「重力波」、Wikipedia、2022年12月8日、2024年12月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年2月17日閲覧。
- ^ 「レーダー情報」バージニア工科大学。2025年1月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2025年1月3日閲覧。
- ^ 「APL、宇宙天気レーダーネットワーク拡大の国際チームに参加」ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所、2009年8月30日。 2015年1月7日閲覧。
- ^ "SuperDARN Workshop 2016" . SuperDARN Workshop 2016.アラスカ大学フェアバンクス校. 2016年8月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年8月10日閲覧。
研究論文
SuperDARNおよび関連技術に関する研究論文
SuperDarnレーダーのリアルタイム表示
- リアルタイムJavaアプレット表示Archived 15 August 2012 at the Wayback Machine (North American Arctic)
外部リンク
参加大学はそれぞれこちらに記載されています。これらのサイトは現在も研究中であるため、リンクは変更される可能性があります。
北半球の観測所
- カナダ：サスカチュワン大学のSuperDARN
- 米国：SuperDARNアラスカ大学地球物理学研究所のWayback Machineで2021年2月2日にアーカイブ
- 米国：バージニア工科大学のSuperDARN
- 米国：ニューハンプシャー州ダートマス大学のSuperDARN
- 英国：SuperDARN UK
南半球のステーション
- オーストラリア：ラ・トローブ大学のSuperDARN Tiger
- ...